SE468059B - DEVICE FOR GAME ROOM CONTROL OF A GAS TURBINE ENGINE - Google Patents

DEVICE FOR GAME ROOM CONTROL OF A GAS TURBINE ENGINE

Info

Publication number
SE468059B
SE468059B SE8901130A SE8901130A SE468059B SE 468059 B SE468059 B SE 468059B SE 8901130 A SE8901130 A SE 8901130A SE 8901130 A SE8901130 A SE 8901130A SE 468059 B SE468059 B SE 468059B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
temperature
displacement
rotor
casing
signal
Prior art date
Application number
SE8901130A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8901130D0 (en
SE8901130L (en
Inventor
R C Walker
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of SE8901130D0 publication Critical patent/SE8901130D0/en
Publication of SE8901130L publication Critical patent/SE8901130L/en
Publication of SE468059B publication Critical patent/SE468059B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/16Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring distance of clearance between spaced objects
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B13/00Measuring arrangements characterised by the use of fluids
    • G01B13/12Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The invention concerns an active clearance control for controlling clearance between a turbine and a casing in a gas turbine aircraft engine. The invention calculates the instantaneous clearance between a turbine casing and a turbine rotor, based on temperature. Two temperatures are involved. First, a steady state temperature (SSTemp) is computed for the rotor and the casing. SSTemp is a predicted, future temperature, which will be attained when the engine reaches steady state operation. Each SSTemp is computed based on presently occurring engine operating conditions, such as selected temperatures, pressures, and rotational speeds. Changes which occur in the SSTemp's indicate the second temperatures, which are the instantaneous temperatures of the casing and rotor. These changes in SSTemp are caused by changes in the present operating conditions, which occur during engine acceleration and deceleration. The instantaneous temperatures indicate the diameters of the casing and the rotor, and thus the instantaneous clearance between them. In another form of the invention, the computed instantaneous clearance is used to control air which is bled from the fan and ducted onto the casing, in order to attain a desired clearance.

Description

468 059 2 iïiustreras genom speïrumsminskningen i området 61 i fig. 3. Centrifugaikraften är ganska stor, som ett exempei kommer att visa. 468 059 2 is illustrated by the reduction of the spear in the area 61 in Fig. 3. The centrifugal force is quite large, as an example will show.

Centrifugaiaccelerationen är lika med w2r, där w är vinkeïhastighet i radianer per sekund och r är radien. 11.000 varv per minut svarar mot omkring 175 varv per sekund. 0n diametern 48 är ca ß' 0,6 m, är radien rä 0,3 m och föïjaktiigen är centrifugaiacceierationen (53 x 2 x pi)2, e11er 0,38 x 105 m/sekundz. Divideras detta värde med tyngkraftsacce1erationen, nämiigen 9,8 m/sekundz, erhå11es en centrifugaikraft av approximativt 37.600 G.The centrifugal acceleration is equal to w2r, where w is the angular velocity in radians per second and r is the radius. 11,000 revolutions per minute corresponds to about 175 revolutions per second. The diameter 48 is about ß '0.6 m, the radius is 0.3 m and the centrifugation is (53 x 2 x pi) 2, or 0.38 x 105 m / sec. If this value is divided by the gravitational acceleration, namely 9.8 m / second, a centrifugal force of approximately 37,600 G is obtained.

Detta stora G-värde uppträder omedeibart vid acceïeration och bringar turbinrotorns diameter att öka. Den verkiiga diameterökningen från, grund-tom- gångsvarvtaiet ti11 lyftvarvtaïet kan vara 0,7 mm (0,028 inch). On diametern hos mantein 39 i fig. 2 förbiir konstant strävar därför rotorns elastiska tiiïväxt att minska speïrummet 33 och det finns en risk för att biaden 36 kan komma i kontakt med manteïn 39.This large G-value occurs immediately upon acceleration and increases the diameter of the turbine rotor. The actual diameter increase from the basic idle speed to the lift speed may be 0.7 mm (0.028 inches). Therefore, while the diameter of the mantle 39 in Fig. 2 is constantly passing, the elastic growth of the rotor tends to reduce the gap 33 and there is a risk that the bead 36 may come into contact with the mantle 39.

Den andra faktorn är den ökande diametern hos mantein 39, som uppträder på grund av tryckökningen hos gasströmmen 14. Tryckökningen uppträder vid unge- fär samma tidpunkt som rotorns 45 acceieration. En typisk tryckökning är från 2,8 at (41 psia) i punkten 40 i fig. 1 vid tomgångsvarvtaïet ti11 25,8 at (380 psia) vid ïyftvarvtaïet. Denna tryckökning kan åstadkomma en ökning av manteins diameter, (som är 2 gånger iängden hos radien 41A i fig. 2) av 0,1 mm (0,004 inch). Ökningen av manteïns diameter representeras approximativt av området 43 i fig. 3.The second factor is the increasing diameter of the mantein 39, which occurs due to the pressure increase of the gas stream 14. The pressure increase occurs at about the same time as the acceleration of the rotor 45. A typical pressure increase is from 2.8 at (41 psia) at point 40 in Fig. 1 at idle speed to 25.8 at (380 psia) at lift speed. This pressure increase can cause an increase in the diameter of the mantle (which is 2 times the length of the radius 41A in Fig. 2) of 0.1 mm (0.004 inches). The increase in mantle diameter is approximately represented by the area 43 in Fig. 3.

Den tredje faktorn är värmeutvidgningen hos turbinbiaden 36 i fig. 2: temperaturökningen hos gasströmmen 14 bringar bïaden 36 i fig. 2 att erhåiia ökad ïängd 51. En typisk temperaturökning hos gasströmmen 14 från grundvarvtai tiii 1yftvarvta1 kan vara från ca 700°C (1300°F) ti11 ca 1370°C (2500°F). Denna temperaturökning bringar iängden 51 i fig. 1 hos turbinbïaden 36 att öka, närmare bestämt med så mycket som ca 0,6 mm (0,025 inch). Denna värmeutvidgning hos bïaden representeras approximativt av speirumsminskningen i området 38 i fig. 3. Denna iängdökning strävar ytterïigare att reducera spei- rummet 33 i fig. 2.The third factor is the thermal expansion of the turbine bead 36 in Fig. 2: the temperature increase of the gas stream 14 causes the bead 36 in Fig. 2 to obtain an increased length 51. A typical temperature increase of the gas stream 14 from base speed to lift speed 1 may be from about 700 ° C (1300 ° F) to 11 about 1370 ° C (2500 ° F). This temperature increase causes the length 51 of Fig. 1 of the turbine bead 36 to increase, more specifically by as much as about 0.6 mm (0.025 inches). This thermal expansion of the bead is approximately represented by the decrease in the space in the area 38 in Fig. 3. This increase in length further strives to reduce the space 33 in Fig. 2.

Den fjärde faktorn är manteins värmeutvidgning, som förorsakas av gas- strömmens 14 ökade temperatur och som ökar manteïns diameter. Ökningen av man- teïns diameter är emeïiertid mycket iångsammare än de tre dimensionsändringar, som härrör från de ovan diskuterade tre faktorerna, och representeras av den gradvisa ökningen av manteïdiametern som antyds med området 44 i fig. 3.The fourth factor is the thermal expansion of the mantein, which is caused by the increased temperature of the gas stream 14 and which increases the diameter of the mantein. However, the increase in mantle diameter is much slower than the three dimensional changes resulting from the three factors discussed above, and is represented by the gradual increase in mantle diameter indicated by the area 44 in Fig. 3.

Den femte faktorn inbegriper värmeutvidgningen hos turbinrotorns 45 tur- binskiva 45A, visat i fig. 1 och 35. Ehuru skivan 45A ej är utsatt för de heta u 3 468 059 brännargaserna 14 i fig. 1, befinner den sig emellertid i närheten av varm luft som avtappats från motorns kompressor 9.The fifth factor includes the thermal expansion of the turbine disk 45A of the turbine rotor 45, shown in Figs. 1 and 35. Although the disk 45A is not exposed to the hot burner gases 14 in Fig. 1, it is in the vicinity of hot air, however. drained from the engine compressor 9.

Kompressoravtappningsorgan används för sådana uppgifter som rensning av motorns inre område 54 från smörjångor och andra gaser. Kompressoravtappningsor- ganen befinner sig vid en högre temperatur än omgivningstemperaturen, vilket bringar turbinrotorn 45 i fig. 2 att gradvis anta en högre temperatur än omgiv- ningstemperaturen och sålunda expandera. Expansionen är gradvis på grund av att kompressoravtappningsorganen ej är så varma som luftströmmen 14 (det varmaste tillgängliga kompressoravtappningsorganet är ca 59000) och på grund av att rotorns termiska massa fördröjer rotorns uppvärmning. Rotorns termiska utvidg- ning representeras av området 55 i fig. 3. Återigen: spelrummet 33 i fig. 2 påverkas av följande faktorer i följande ungefärliga ordning. Inledningsvis (1) uppträder rotorns elastiska utvidgning, följt av (2) höljets tryckutvidgning. Därpå (3) uppträder bladens termiska ut- vidgning, följt av (4) höljets termiska utvidgning. Därpå uppträder rotorns ter- miska utvidgning (5).Compressor drain means are used for such tasks as cleaning the engine's internal area 54 from lubricating vapors and other gases. The compressor drain means is at a higher temperature than the ambient temperature, which causes the turbine rotor 45 in Fig. 2 to gradually assume a higher temperature than the ambient temperature and thus expand. The expansion is gradual because the compressor drain means are not as hot as the air flow 14 (the hottest available compressor drain means is about 59000) and because the thermal mass of the rotor delays the heating of the rotor. The thermal expansion of the rotor is represented by the area 55 in Fig. 3. Again: the clearance 33 in Fig. 2 is affected by the following factors in the following approximate order. Initially (1), the elastic expansion of the rotor occurs, followed by (2) the pressure expansion of the housing. Then (3) the thermal expansion of the blades occurs, followed by (4) the thermal expansion of the housing. Then the thermal expansion of the rotor occurs (5).

Ett särskilt exempel av dessa dimensionsândringar kommer nu att förklara: med hänvisning till fig. 3. Motorns acceleration börjar vid tiden 0 sekunder.A particular example of these dimensional changes will now explain: with reference to Fig. 3. The engine acceleration starts at the time 0 seconds.

Spelrummet vid start anges av punkten 66 och är ca 0;l2 mm (0,0048 inch). Efter omkring 10 sekunder har ett lyftvarvtal av 11.000 varv per minut uppnåtts, såsor visas i blocket 68 och centrifugalutvidning av motorn förorsakar en utvidgning till ungefär punkten 71, varigenom spelrummet minskas.The clearance at start is indicated by point 66 and is approximately 0.2 mm (0.0048 inches). After about 10 seconds, a lift speed of 11,000 rpm has been reached, sauces are shown in block 68, and centrifugal expansion of the engine causes an expansion to approximately point 71, thereby reducing the clearance.

I cirkeln 90 uppträder ett minsta spelrum, som därpå ökar med tiden. Ett sådant minimum benämns "klämpunkt" och sätter en gräns för det minsta spelrumme 33 i fig. 2, som kan byggas in i motorn. On exempelvis motorn konstruerades så att dess inledande spelrum vore spelrummet 93 i fig. 3, skulle rotorn följa den streckade linjen 94 vid acceleration, och rotorn skulle träffalhöljet i punkten 96, vilket ej kan tillåtas.In circle 90, a minimum clearance appears, which then increases with time. Such a minimum is called a "clamping point" and sets a limit on the minimum clearance 33 in Fig. 2 that can be built into the engine. For example, if the engine were designed so that its initial clearance would be clearance 93 in Fig. 3, the rotor would follow the dashed line 94 upon acceleration, and the rotor would strike the housing at point 96, which cannot be allowed.

Spelrum i andra tillstånd än klämpunkten är större än vad som krävs. För reducering av detta onödigtvis stora spelrum används aktiv spelrumsstyrning för att styra höljets 39 diameter genom blåsning av kall luft på höljet. Såsom visa i fig. 1A leds fläktutloppsluft 97A till turbinhöljet, såsom antyds med pilar 97, och en ventil 134 styr mängden av luft, som blåses på höljet.Gaps in conditions other than the clamp point are greater than required. To reduce this unnecessarily large clearance, active clearance control is used to control the diameter of the housing 39 by blowing cold air onto the housing. As shown in Fig. 1A, fan outlet air 97A is directed to the turbine housing, as indicated by arrows 97, and a valve 134 controls the amount of air blown onto the housing.

Uppfinningens syften.Objects of the invention.

Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad spelrumsstyr- ning vid en gasturbinmotor.An object of the invention is to provide an improved clearance control in a gas turbine engine.

Sammanfattning av uppfinningen.Summary of the invention.

Detta syfte har uppnåtts genom att anordningen enligt uppfinningen erhållit de i krav 1 angivna kännetecknen.This object has been achieved in that the device according to the invention has obtained the features stated in claim 1.

Enligt uppfinningen beräknas ögonblicksvârdet av spelrummet mellan ett 468 Û59 4 turbinhölje och ett turbinrotor baserat på temperatur. Två temperaturer används.According to the invention, the instantaneous value of the clearance between a 468 Û59 4 turbine housing and a turbine rotor is calculated based on temperature. Two temperatures are used.

Först beräknas en temperatur i stationärt tillstånd (nedan även benämnd SSTemp), för rotorn och höljet. SSTemp är en kalkylerad framtida temperatur, som uppnås, när motorn når ett stationärt drifttillstånd. Varje SSTemp beräknas baserad på för tillfället uppträdande motordriftförhållanden, såsom utvalda temperaturer, tryck och varvtal. Ändringar som uppträder i SSTemp anger de andra temperaturerna, som är höljets och rotorns ögonblickstemperaturer. Dessa ändringar i SSTemp förorsakas av ändringar i föreliggande drifttillstånd, som kan uppträda under motoraccele- ration och -retardering. Ögonblickstemperaturerna indikerar höljets och rotorns diametrar och sålunda ögonblicksspelrummet mellan dem.First, a steady state temperature (hereinafter also referred to as SSTemp) is calculated for the rotor and the housing. SSTemp is a calculated future temperature, which is reached when the engine reaches a steady state of operation. Each SSTemp is calculated based on currently occurring engine operating conditions, such as selected temperatures, pressures and speeds. Changes that occur in SSTemp indicate the other temperatures, which are the instantaneous temperatures of the housing and rotor. These changes in SSTemp are caused by changes in the current operating condition, which may occur during engine acceleration and deceleration. The instantaneous temperatures indicate the diameters of the housing and the rotor and thus the instantaneous clearance between them.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen används det beräknade ögon- blicksspelrummet för att styra luft, som avtappas från fläkten och leds mot höljet, i ändamål att uppnå önskat spelrum.In another embodiment of the invention, the calculated instantaneous clearance is used to control air, which is drained from the fan and directed towards the housing, in order to achieve the desired clearance.

Kort beskrivning av ritningarna.Brief description of the drawings.

Fig. 1 och 1A visar i schematiskt tvärsnitt en gasturbinflygmotor av typen med stor förbiledning.Figs. 1 and 1A show in schematic cross section a gas turbine aircraft engine of the large bypass type.

Fig. 2 visar schematiskt i större detalj området 30 i fig. 1.Fig. 2 schematically shows in greater detail the area 30 in Fig. 1.

Fig. ZA visar ett turbinblad 36, som kyls av inre luftströmmar 185.Fig. ZA shows a turbine blade 36, which is cooled by internal air currents 185.

Fig. 3 visar ett diagram över spelrummet 33 i fig. 2 som funktion av tiden.Fig. 3 shows a diagram of the clearance 33 in Fig. 2 as a function of time.

Fig. 3A visar en tvärsnittsvy i större detalj av området 30 i fig. 1.Fig. 3A shows a cross-sectional view in greater detail of the area 30 in Fig. 1.

Fig. 4 visar en översikt över en del av uppfinningen, som används för att styra spelrummet hos högtrycksturbinen 15 i fig. 1 (fig. 5 - 19 förklarar de- taljer i fig. 4).Fig. 4 shows an overview of a part of the invention, which is used to control the clearance of the high-pressure turbine 15 in Fig. 1 (Figs. 5 - 19 explain details in Fig. 4).

Fig. 5 visar detaljer av blocket 107 i fig. 4 avseende beräkning av hög- trycksturbinens rotorförskjutning.Fig. 5 shows details of the block 107 in Fig. 4 regarding the calculation of the rotor displacement of the high-pressure turbine.

Fig. 6 visar detaljer av blocket 209 i fig. 5 avseende beräkningen av den termiska komponenten av högtrycksturbinens rotorförskjutning.Fig. 6 shows details of the block 209 in Fig. 5 regarding the calculation of the thermal component of the rotor displacement of the high pressure turbine.

Fig. 7 visar detaljer av blocket 218 i fig. 6 avseende beräkning av hög- trycksturbinens rotortemperaturer under det att rotorn är i gång.Fig. 7 shows details of block 218 in Fig. 6 regarding calculation of the rotor temperatures of the high pressure turbine while the rotor is running.

Fig. 8 visar detaljer av blocket 211 i fig. 6 avseende beräkning av den termiska komponenten hos högtrycksturbinens rotoravlänkning.Fig. 8 shows details of the block 211 in Fig. 6 regarding calculation of the thermal component of the rotor deflection of the high pressure turbine.

Fig. 9 visar detaljer av blocket 222 i fig. 8, avseende beräkning av hög- trycksturbinens rotortemperatur, när motorn ej är i gång.Fig. 9 shows details of the block 222 in Fig. 8, regarding the calculation of the rotor temperature of the high-pressure turbine, when the engine is not running.

Fig. 10 visar detaljer av blocket 126 i fig. 4 avseende beräkning av hög- trycksturbinens höljeförskjutning. I s “ 468 059 Fig. 11 visar en översikt över beräkningar av högtrycksturbinens höljes- förskjutning.Fig. 10 shows details of the block 126 in Fig. 4 regarding the calculation of the casing displacement of the high-pressure turbine. I p. 468 059 Fig. 11 shows an overview of calculations of the high-pressure turbine housing displacement.

Fig. 12 visar detaljer av blocket 362A i fig. 11 avseende beräkning av högtrycksturbinens höljetemperatur.Fig. 12 shows details of block 362A in Fig. 11 regarding calculation of the high pressure turbine housing temperature.

Fig. 13 visar detaljer av blocket 362 i fig. 11 avseende beräkning av högtrycksturbinens höljeförskjutning.Fig. 13 shows details of the block 362 in Fig. 11 regarding the calculation of the casing displacement of the high pressure turbine.

Fig. 14 visar detaljer av blocket 138 i fig. 4 avseende beräkning av mängden kylluft som avges till högtrycksturbinens hölje 39 i fig. 1.Fig. 14 shows details of the block 138 in Fig. 4 regarding calculation of the amount of cooling air delivered to the high pressure turbine housing 39 in Fig. 1.

Fig. 15 visar detaljer av temperaturfördröjningsnätverket 266 i fig. 7 och 12.Fig. 15 shows details of the temperature delay network 266 in Figs. 7 and 12.

Fig. 16 visar detaljer av blocket 129 i fig. 4 avseende styrsystemdyna- miken för ventilen 134 i fig. IA.Fig. 16 shows details of the block 129 in Fig. 4 regarding the control system dynamics of the valve 134 in Fig. 1A.

Fig. 17 visar detaljer av blocket 630 i fig. 16.Fig. 17 shows details of the block 630 in Fig. 16.

Fig. 18 visar detaljer av blocket 101 i fig. 4 avseende beräkning av krävt turbinspelrum hos högtrycksturbinen.Fig. 18 shows details of block 101 in Fig. 4 regarding calculation of required turbine clearance of the high pressure turbine.

Fig. 19 ger en förteckning över konstanter, som används för beräkning av fig. 4 - 18.Fig. 19 provides a list of constants used to calculate Figs. 4 - 18.

Fig. 20 visar en översikt över en del av uppfinningen för att styra spelrummet hos lågtrycksturbinen 18 i fig. 1. (Fig. 21-34 förklarar detaljer i fig. 20.) Fig. 21 visar detaljer av blocket 756 i fig. 20 avseende beräkning av lågtrycksturbinens rotorförskjutning.Fig. 20 shows an overview of a part of the invention for controlling the clearance of the low-pressure turbine 18 in Fig. 1. (Figs. 21-34 explain details in Fig. 20.) Fig. 21 shows details of the block 756 in Fig. 20 regarding calculation of the rotor displacement of the low pressure turbine.

Fig. 22 visar detaljer av blocket 775 i fig. 21 avseende beräkning av den termiska komponenten hos lågtrycksturbinens 14 förskjutning.Fig. 22 shows details of the block 775 in Fig. 21 regarding calculation of the thermal component of the displacement of the low pressure turbine 14.

Fig. 23 visar detaljer av blocket 819 i fig. 22 avseende inställning av tidskonstanter för lågtrycksturbinens rotor, baserat på driftförhållanden hos motorn.Fig. 23 shows details of the block 819 in Fig. 22 regarding setting time constants for the rotor of the low pressure turbine, based on operating conditions of the engine.

Fig. 24 visar detaljer av blocket 820 i fig. 22 avseende beräkning av lågtrycksturbinens rotortemperaturer under det att motorn är i gång.Fig. 24 shows details of the block 820 in Fig. 22 regarding the calculation of the rotor temperatures of the low pressure turbine while the engine is running.

Fig. 25 visar detaljer av blocket 830 i fig. 22 avseende beräkning av den termiska komponenten hos lågtrycksturbinens rotoravlänkning.Fig. 25 shows details of the block 830 in Fig. 22 regarding the calculation of the thermal component of the rotor deflection of the low pressure turbine.

Fig. 26 visar en översikt över beräkningen av lågtrycksturbinens holje- förskjutning.Fig. 26 shows an overview of the calculation of the hollow displacement of the low-pressure turbine.

Fig. 27 visar detaljer av blocket 939 i fig. 26 avseende beräkning av lågtrycksturbinens termiska höljesförskjutning.Fig. 27 shows details of block 939 in Fig. 26 regarding calculation of the thermal envelope displacement of the low pressure turbine.

Fig. 28 visar detaljer av blocket 970 i fig. 27 avseende modifiering av lågtrycksturbinens hölje-tidskonstanter baserat på motorns arbetspunkt. 468 059 6 Fig. 29 visar detaljer av blocket 973 i fig. 27 avseende beräkning av lågtrycksturbinens höljestemperatur.Fig. 28 shows details of block 970 in Fig. 27 regarding modification of the low-pressure turbine housing time constants based on the engine operating point. Fig. 29 shows details of the block 973 in Fig. 27 regarding the calculation of the casing temperature of the low pressure turbine.

Fig. 30 visar detaljer av blocket 976 i fig. 27 avseende beräkning av lågtrycksturbinens höljeförskjutning.Fig. 30 shows details of block 976 in Fig. 27 regarding calculation of the housing displacement of the low pressure turbine.

Fig. 31 visar detaljer av blocket 766 i fig. 20 avseende beräkning av mängden kylluftsflöde, som avges till lågtrycksturbinens hölje 744 i fig. 1A.Fig. 31 shows details of block 766 in Fig. 20 regarding calculation of the amount of cooling air flow delivered to the low pressure turbine housing 744 in Fig. 1A.

Fig. 32 visar detaljer av temperatureftersläpningsnätverket 825 i fig. 22 och 29.Fig. 32 shows details of the temperature lag network 825 in Figs. 22 and 29.

Fig. 33 visar detaljer av blocket 753 i fig. 20, avseende beräkning av krävt turbinspelrum hos lågtrycksturbinen.Fig. 33 shows details of block 753 in Fig. 20, regarding calculation of required turbine clearance of the low pressure turbine.

Fig. 34 ger en förteckning över konstanter som används vid beräkningarna i fig. zo-sa. ' Fig. 35 visar en tvärsnittsvy av en turbinskiva.Fig. 34 gives a list of constants used in the calculations in Fig. Zo-sa. Fig. 35 shows a cross-sectional view of a turbine disc.

Fig. 36 visar ett temperatur-tidsdiagram S av en andra ordningens värme- överföringsmodell.Fig. 36 shows a temperature-time diagram S of a second order heat transfer model.

Fig. 37 visar en linjär inställning av en värmeutvidgningskoefficient baserad på temperaturen.Fig. 37 shows a linear setting of a coefficient of thermal expansion based on the temperature.

Fig. 38 visar betydelsen av en kall-spelrums-konstant, såsom KHPTCI i fig. 4.Fig. 38 shows the significance of a cold-play constant, such as KHPTCI in Fig. 4.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen.Detailed description of the invention.

(A) Systemöversikt.(A) System overview.

Fig. 4 visar en översikt över en utföringsform av uppfinningen. Blocket 101 beräknar ett önskat spelrum 33, visat i fig. 2 och 3A, som skall uppnås under (a) föreliggande kärnvarvtal, som ges på linjen 104 i fig. 4, och (bl - föreliggande rotorförskjutning, som ges av blocket 107. (Med förskjutning avses avvikelse hos rotorradien 48A i fig. 2 från den radie, som föreligger när rotorn är kall. Beteckningen "rotor" hänför sig till den komponent, som innefattar både rotorskivan 45A i fig. 1 och turbinbladen 36 i fig. 1 och 2: skivan och retorf behandlas som separata komponenter, ehuru den senare innefattar den förra).Fig. 4 shows an overview of an embodiment of the invention. Block 101 calculates a desired clearance 33, shown in Figs. 2 and 3A, to be achieved during (a) the present core speed, given on line 104 in Fig. 4, and (b1 - the present rotor displacement, given by block 107. ( Displacement refers to deviation of the rotor radius 48A in Fig. 2 from the radius present when the rotor is cold The term "rotor" refers to the component which includes both the rotor disk 45A in Fig. 1 and the turbine blades 36 in Figs. 1 and 2. : the disc and retorf are treated as separate components, although the latter includes the former).

Rotorförskjutningen i blocket 107 baserar sig på mätningar av följanaf rotordriftparametrar: (a) verkligt (ej korrigerat) kärnvarvtal; (b) total ten- peratur vid högtrycksturbinens inlopp, som beräknas vid punkten 109 i fig. 1 baserat på mätning i punkten 761 i fig. 1A; (cl kompressorutsläppets ätatiska tryck mätt i punkten 112; och (d) kompressorutsläppets totala temperatur, matt likaledes i punkten 112.The rotor displacement in block 107 is based on measurements of the following rotor operating parameters: (a) actual (uncorrected) core speed; (b) total temperature at the high pressure turbine inlet, calculated at point 109 in Fig. 1 based on measurement at point 761 in Fig. 1A; (cl) the ethical pressure of the compressor emission measured at point 112; and (d) the total temperature of the compressor emission, similarly at point 112.

Förskjutningen behandlas som en överlagring av tre individuella förskjut- ningskomponenter. Den första komponenten är centrifugalförskjutningen, som åstadkoms av rotorn varvtal och temperatur, vilken senare påverkar elasticitets- 7 i 468 059 modulen hos rotormaterialet, och sålunda storleken av rotorns utvidning på grun< av centrifugalkraften.The displacement is treated as an overlay of three individual displacement components. The first component is the centrifugal displacement produced by the rotor speed and temperature, which later affects the modulus of elasticity of the rotor material, and thus the magnitude of the rotor expansion due to the centrifugal force.

Den andra komponenten är termisk förskjutning hos turbinbladen 36 i fig. 2, som förorsakas av ändringar i bladtemperaturen. Bladtemperaturen påverkas av temperaturen hos den runt bladen strömmande luften (t.ex. luftströmmen 14 i fig. 2 och 2A), och temperaturen hos kylluftflödet 185 i fig. 2A, som passerar genom bladens inre.The second component is the thermal displacement of the turbine blades 36 in Fig. 2, which is caused by changes in the blade temperature. The blade temperature is affected by the temperature of the air flowing around the blades (e.g., the air stream 14 in Figs. 2 and 2A), and the temperature of the cooling air flow 185 in Fig. 2A, which passes through the interior of the blades.

Den tredje komponenten är den termiska förskjutningen av rotorskivan 45A i fig. 1. Storleken av denna förskjutning bestäms av skivans 45A temperatur, son påverkas av både temperaturen och värmeströmningsförhållandena hos det skivan omgivande mediet.The third component is the thermal displacement of the rotor disk 45A in Fig. 1. The magnitude of this displacement is determined by the temperature of the disk 45A, which is affected by both the temperature and the heat flow conditions of the medium surrounding the disk.

Denna rotorförskjutning, som fastställs av blocket 107, adderas till det önskade spelrummet i en summerare 120, i vilken även en konstant Kl substraheras (Kl är lika med konstanten KHPTC1 i fig. 19). K1 anger avvikelsen av (a) det verkliga spelrummet i turbinen, när turbinen befinner sig vid rumstemperatur, dvs. vid en kall temperatur, från (b) det önskade spelrummet, som anges av blocket 101 i fig. 4 när rotorn är kall. Kl är alltså det i förväg existerande spelrummet i turbinen och påverkar den erfodrade höljeförskjutningen på linjen 121, på grund av att K1 påverkar storleken av den ytterligare förskjutning, som krävs för att göra spelrummet rätt.This rotor displacement, which is determined by the block 107, is added to the desired clearance in a summer 120, in which also a constant K1 is subtracted (K1 is equal to the constant KHPTC1 in Fig. 19). K1 indicates the deviation of (a) the actual clearance in the turbine, when the turbine is at room temperature, ie. at a cold temperature, from (b) the desired clearance indicated by block 101 in Fig. 4 when the rotor is cold. Kl is thus the pre-existing clearance in the turbine and affects the required casing displacement on line 121, because K1 affects the magnitude of the additional displacement required to make the clearance correct.

Blocket 126 i fig. 4 beräknar den verkliga höljeförskjutningen, som är förskjutningen av höljediametern 42 i fig. 1 från den diameter, som föreligger när höljet är kallt. Såsom vid rotorförskjutningen är höljeförskjutningen sam- mansatt av mer än komponent, och dessa komponenter inbegriper en värmeutvidg- ningskomponent och en tryckutvidgningskomponent. Värmekomponenten baserar sig p både (a) höljestemperatur och (b) ändringen av värmeutvidgningskoefficienten ho höljet som uppträder när temperaturen ändras. Tryckkomponenten är den utviognin som beror på tryckändringar i turbinhöljet.Block 126 in Fig. 4 calculates the actual casing displacement, which is the displacement of the casing diameter 42 in Fig. 1 from the diameter present when the casing is cold. As with the rotor displacement, the housing displacement is composed of more than one component, and these components include a thermal expansion component and a pressure expansion component. The heating component is based on both (a) casing temperature and (b) the change in the coefficient of thermal expansion in the casing that occurs when the temperature changes. The pressure component is the expansion due to pressure changes in the turbine casing.

Den erfordrade höljesförskjutningen, som alstras av summeraren 120 på linjen 121, reduceras i summeraren 123 med den verkliga höljeförskjutningen, sm beräknas i blocket 126, varigenom erhålles en höljefelsignal på linjen 124. Fel signalen anger skillnaden mellan den verkliga höljeförskjutningen och den fordrade höljeförskjutningen. On en rotortillväxt exempelvis uppträder, som ökar signalen på linjen 207 ökar den erfordrade höljeförskjutningen på linjen 121 och höljefelet på linjen 124 ökar likaledes.The required envelope offset generated by the summator 120 on line 121 is reduced in the summator 123 by the actual envelope offset, sm calculated in block 126, thereby obtaining an envelope error signal on line 124. The error signal indicates the difference between the actual envelope offset and the required envelope offset. For example, if a rotor growth occurs which increases the signal on line 207, the required envelope offset on line 121 increases and the envelope error on line 124 also increases.

Ett ventilregleringsblock 129 mottager höljefelsignalen och alstrar en signal på linjen 131, som driver ventilen 134 i fig. 1A till rätt läge i ändamå att åstadkomma rätt mängd fläktavtappning till höljet 39 i ändamål att uppnå de förskjutning, som erfordras av signalen på linjen 212 i fig. 4. 468 059 8 Blocket 126 ger en annan signal på linjen 137, som informerar ventil- regleringsblocket 129 om riktningen och den hastighet varmed höljet utvidgas eller krymper. Som reaktion modulerar blocket 129 den krävda ventilpositionen på linje 131 i ändamål att undvika tvära rörelser av ventilen 134.A valve control block 129 receives the housing error signal and generates a signal on line 131 which drives the valve 134 in Fig. 1A to the proper position for the purpose of providing the proper amount of fan drain to the housing 39 for the purpose of achieving the displacement required by the signal on line 212 in Fig. Block 466 provides another signal on line 137 which informs valve control block 129 of the direction and speed at which the housing is expanding or shrinking. In response, block 129 modulates the required valve position on line 131 in order to avoid abrupt movements of valve 134.

Om höljet exempelvis expanderar snabbt mot den krävda diametern, är det lämpligt att att gradvis inställa ventilläget i ändamål att sakta ned höljets utvidgning när den närmar sig den avsedda diametern, snarare än att låta höljet närma sig den erfordrade diametern snabbt och därpå tvärt aktivera kylluft strax innan höljet når den erfordrade diametern. En sådan tvär aktivering kräver att ventilen öppnas tvärt, som ej är önskvärt. Signalen på ledningen 137 indikerar ändringen av höljets utvidgningstakt och blocket 129 förorsakar gradvis öppning och slutning av ventilen 134. Blocket 129 utför andra funktioner, som skall beskrivas senare.For example, if the housing expands rapidly to the required diameter, it is advisable to gradually set the valve position for the purpose of slowing down the expansion of the housing as it approaches the intended diameter, rather than allowing the housing to approach the required diameter rapidly and then abruptly activating cooling air immediately. before the casing reaches the required diameter. Such transverse actuation requires that the valve be opened abruptly, which is not desirable. The signal on line 137 indicates the change in the rate of expansion of the housing and block 129 causes gradual opening and closing of valve 134. Block 129 performs other functions, which will be described later.

Den föregående diskussionen har behandlat uppfinningens arbetssätt under motorns stationär tillstånd. Dessutom beräknas med uppfinningen rotor- och höl- jeförskjutningar under icke stationära tillstånd, dvs. under transienter, såsom accelerationer och retardationer. Detta sker genom övervakning av hur de beräk- nade stationära temperaturerna hos rotorn och höljet uppför sig. Baserat på både riktning och hastighet hos ändringen av dessa temperaturer uppskattas med upp- finningen de föreliggande respektive temperaturerna. (I allmänhet är det ej möjligt att under en transient beräkna dessa temperaturer baserat direkt på de driftparametrar, som ges till vänster i fig. 4, på grund av att en ändlig tid krävs för att komponenterna skall inställa sina temperaturer som reaktion).The foregoing discussion has dealt with the operation of the invention during the stationary state of the engine. In addition, the invention calculates rotor and housing displacements under non-stationary conditions, ie. during transients, such as accelerations and decelerations. This is done by monitoring how the calculated stationary temperatures of the rotor and the casing behave. Based on both the direction and speed of the change of these temperatures, the invention estimates the present and respective temperatures. (In general, it is not possible to transiently calculate these temperatures based directly on the operating parameters given on the left in Fig. 4, because a finite time is required for the components to set their temperatures in response).

Denna diskussion kommer nu att mera i detalj beröra de beräkningar, som har antytts i översikten enligt fig. 4. Detaljerna hos beräkningen av rotorför- skjutningen i blocket 107 kommer att beröras först.This discussion will now touch in more detail on the calculations indicated in the overview according to Fig. 4. The details of the calculation of the rotor displacement in block 107 will be touched on first.

(B) Högtrycksturbinens rotorförskjutning, översikt (fig. 5).(B) Rotor displacement of the high pressure turbine, overview (fig. 5).

Fig. 5 visar en översikt över beräkningen av rotorförskjutningen, vars detaljer ges i fig. 6 - 9. I allmänhet är såsom nämnts ovan beräkningen en över- lagring av tre individuella förskjutningar, var och en förorsakad av olika fak- torer. En faktor är centrifugalkraften, som ändrar själva rotorns diameter. En annan faktor är temperaturen, som medför att rotorns diameter ökar när dess temperatur ökar. En tredje faktor är ändringen hos turbinbladlängden 51 i fig. 2, som uppträder som reaktion på temperaturändringar.Fig. 5 shows an overview of the calculation of the rotor displacement, the details of which are given in Figs. 6 - 9. In general, as mentioned above, the overlay is of three individual displacements, each caused by different factors. One factor is the centrifugal force, which changes the diameter of the rotor itself. Another factor is the temperature, which causes the diameter of the rotor to increase as its temperature increases. A third factor is the change in turbine blade length 51 in Fig. 2, which occurs in response to temperature changes.

Närmare bestämt inmatas i fig. 5 kärnvarvtalet till multiplikatorn 170, som multiplicerar kärnvarvtalet med sig självt så att kvadraten av kärnvarv- talet ges till multiplikatorn 173. Ett skäl till denna kvadrering är att cen- trifugalkraften är en funktion av kärnvarvtalet upphöjt till 2 (närmare bestämt 9 468 Û59 är centrifugalaccelerationen lika med wzr, där w är varvtalet i radianer per sekund och r är radien). Kvadraten på kärnvarvtalet tillåter därför att man kan beräkna, med användning av blocket 176 storleken hos den rotorutvidgning, som centrifugalkraften åstadkommer, och denna utvidgning benämns elastisk förskjut- ning.More specifically, in Fig. 5, the core speed is input to the multiplier 170, which multiplies the core speed by itself so that the square of the core speed is given to the multiplier 173. One reason for this squaring is that the centrifugal force is a function of the core speed raised to 2 (closer determined 9,468 Û59, the centrifugal acceleration is equal to wzr, where w is the speed in radians per second and r is the radius). The square of the core speed therefore allows one to calculate, using the block 176, the magnitude of the rotor expansion caused by the centrifugal force, and this expansion is called elastic displacement.

Enbart kännedom om endast kärnvarvtalet medger emellertid ej att man kan korrekt beräkna elastisk förskjutning, på grund av att elasticitetsmodulen ändras med temperaturändringar. Blocket 176 mottager därför kompressorns ut- släppstemperatur, varifrån rotorskivans temperatur och därmed den verkliga elas- ticitetsmodulen kan bestämmas. (Såsom diskuteras i uppfinningens bakgrund an- vänds kompressoravtappningsorgan för att rensa det skivan 45A innehållande om- rådet, varför skivtemperaturen kan erhållas från avtappningstemperaturen). Till följd härav blir multiplikatorns 173 utsignal rotorns elastiska utvidgning beräknad med hjälp av rotortemperatur och centrifugalkraft, och matas till summeraren 179. Denna elastiska utvidgning eller centrifugalförskjutning är den första av de tre överlagrade utvidgningskomponenterna.However, knowledge of only the core speed alone does not allow one to correctly calculate elastic displacement, due to the modulus of elasticity changing with temperature changes. Block 176 therefore receives the compressor's emission temperature, from which the temperature of the rotor disk and thus the actual modulus of elasticity can be determined. (As discussed in the background of the invention, compressor draining means are used to clean the area containing the disc 45A, so that the disc temperature can be obtained from the draining temperature). As a result, the output signal of the multiplier 173, the elastic expansion of the rotor is calculated by means of rotor temperature and centrifugal force, and is fed to the summer 179. This elastic expansion or centrifugal displacement is the first of the three superimposed expansion components.

Den andra komponenten hos rotorutvidgningen är rotorbladens värmeutvidg- ning, som uppträder som svar på temperaturändringar hos bladen. Temperaturen hos bladen påverkas av temperaturerna hos två luftflöden, nämligen kompressorutsläp- pets temperatur och turbininloppstemperaturen, såsom antyds ed linjen 181 och 183. Ett skäl till detta dubbla beroende är, att såsom visas i fig. 2A, bladen omges av ett luftflöde 14, som befinner sig vid eller nära turbininloppstempe- raturen. Vidare kyls bladen av luftströmmar 185, vilka tillförs från ett kom- pressorutlopp. I allmänhet kommer den resulterande temperaturen hos bladen att ligga mellan temperaturerna hos dessa två luftströmmar. Konstanterna i blocken 177 och 189 i fig. 5, vilkas värden ges i fig. 19, är viktfaktorer, som skall åstadkomma en interpolation mellan dessa två temperaturer. Med användning av dessa två konstanter medför exempelvis en turbininloppstemperatur av ca 131506 (24D0°F) och en kompressorutloppstemperatur av ca 482°C (900°F) en blad- temperatur av approximativt 740°C 1365°F), beräknat enligt följande: I och med att bladtemperaturen är känd beräknas bladets värmeförskjut- ning i blocket 192. Bladets termiska förskjutning adderas i summeraren 179 till bladets elastiska utvidgning och utsignalen på linjen 194 benämns snabb rotor- förskjutning RRD. Utsignalen benämns "snabb" på grund av att den uppträder nästan ögonblickligen: Den av summeraren 173 alstrade centrifugalförskjutningen är omedelbar och bladets värmeutvidgning, som ges av blocket 192, är praktiskt taget omedelbar, framförallt på grund av den stora ytan hos bladet, som utsätts 10 468 059 för de två luftströmmarna 14 och 185 i fig. 2A. RRD-signalen på ledningen 194 matas till summeraren 196 och även till beräkningsblock i andra figurer, såsom kommer att beskrivas närmare nedan.The second component of rotor expansion is the thermal expansion of the rotor blades, which occurs in response to temperature changes in the blades. The temperature of the blades is affected by the temperatures of two air flows, namely the temperature of the compressor outlet and the turbine inlet temperature, as indicated by lines 181 and 183. One reason for this double dependence is that, as shown in Fig. 2A, the blades are surrounded by an air flow 14. is at or near the turbine inlet temperature. Furthermore, the blades are cooled by air currents 185, which are supplied from a compressor outlet. In general, the resulting temperature of the blades will be between the temperatures of these two air streams. The constants in blocks 177 and 189 in Fig. 5, the values of which are given in Fig. 19, are weighting factors which are to cause an interpolation between these two temperatures. Using these two constants, for example, a turbine inlet temperature of about 131506 (24D0 ° F) and a compressor outlet temperature of about 482 ° C (900 ° F) result in a blade temperature of approximately 740 ° C (1365 ° F), calculated as follows: I and since the blade temperature is known, the heat displacement of the blade is calculated in block 192. The thermal displacement of the blade is added in the summer 179 to the elastic expansion of the blade and the output signal on line 194 is called rapid rotor displacement RRD. The output signal is termed "fast" because it occurs almost instantaneously: The centrifugal displacement generated by the summer 173 is immediate and the thermal expansion of the blade provided by block 192 is practically immediate, mainly due to the large surface area of the blade being exposed. 468 059 for the two air streams 14 and 185 in Fig. 2A. The RRD signal on line 194 is supplied to the summer 196 and also to calculation blocks in other figures, as will be described in more detail below.

Den tredje komponenten av den totala rotorutvidgningen är värmeförskjut- ningen av skivan 45A i fig. 1. Detaljer av beräkningen av denna förskjutning ges i sektionen (B)(1) här nedan. För fig. 5 är det emellertid tillräckligt att observera att värmeförskjutningen hos skivan 45A i fig. (dvs. diameterändring- en), som föreligger på ledningen 199, adderas till RRD-signalen i summeraren 202.The third component of the total rotor expansion is the thermal displacement of the disk 45A in Fig. 1. Details of the calculation of this displacement are given in section (B) (1) below. For Fig. 5, however, it is sufficient to note that the heat shift of the disk 45A in Fig. (I.e., the diameter change) present on line 199 is added to the RRD signal in the summer 202.

Utgången 207 hos summeraren 202, som även visas i fig. 4, ger sålunda summan av de tre komponenterna, och den totala förskjutningen av spetsarna 205 hos turbinbladen i fig. 1A, som kommer att föreligga i stationärt tillstånd under de förhållanden, som anges av parametrarna på raderna 104 och 181-183 i fig. 4.The output 207 of the summer 202, also shown in Fig. 4, thus gives the sum of the three components, and the total displacement of the tips 205 of the turbine blades of Fig. 1A, which will be in a stationary state under the conditions indicated by the parameters of rows 104 and 181-183 in Fig. 4.

Denna beräkning av rotorförskjutningen, som just diskuterats har base- rats på tillstånd av stationärt tillstånd hos motorn. När motortransienter upp- träder kommer förskjutningen att beräknas av blocket 107 på ett sätt som tar hänsyn till avvikelsen från det stationära tillståndet, såsom kommer att be- skrivas närmare senare. V Detaljerna av beräkningen i block 209 i fig. 5, hänförande sig till rotorns värmeförskjutning, kommer nu att diskuteras med hänvisning till fig. 6.This calculation of the rotor displacement, which has just been discussed, has been based on the state of steady state of the motor. When motor transients occur, the displacement will be calculated by the block 107 in a manner which takes into account the deviation from the stationary state, as will be described in more detail later. The details of the calculation in block 209 in Fig. 5, relating to the heat displacement of the rotor, will now be discussed with reference to Fig. 6.

(B) (1) Högtrycksturbinskivans värmeförskjutning (fig. 6).(B) (1) Heat displacement of the high pressure turbine disk (Fig. 6).

I fig. 6 beräknar blocket 211 skivans förskjutning baserat på skivans temperatur, som tillförs på ledningen 214. Temperaturen beräknas på två olika sätt, beroende på om motorn är i gång eller inte. När motorn är i drift är skivan belägen i en het omgivning och den använda beräkningen är den i blocket 218. On å andra sidan motorn ej är i gång befinner sig skivan inte i en sådan het omgivning, utan förlorar värme, och den använda beräkningen är den enligt block 222. "Skiva" hänför sig till komponenten 45A i fig. 1 och innefattar ej turbinbladen 36 i fig. 1 och 2.In Fig. 6, block 211 calculates the displacement of the disk based on the temperature of the disk applied to line 214. The temperature is calculated in two different ways, depending on whether the motor is running or not. When the engine is running, the disk is located in a hot environment and the calculation used is in block 218. On the other hand, the engine is not running, the disk is not in such a hot environment, but loses heat, and the calculation used is that of block 222. "Disc" refers to component 45A of Fig. 1 and does not include the turbine blades 36 of Figs. 1 and 2.

Huruvida motorn är igång eller inte erhålles från en motorstatusindika- tor på linjen 210 och tillförs av en motorbränslekontroll, som är känd inom den här avsedda tekniken. Statusindikatorn styr en strömställare 212, som bestämmer vilken typ av beräkning som matas till skivförskjutningsblocket 211. (Båda be- räkningarna sker under varje beräkningsiteration, men endast den av omkopplaren 212 utvalda sänds till blocket 211).Whether or not the engine is running is obtained from an engine status indicator on line 210 and supplied by an engine fuel control known in the art intended herein. The status indicator controls a switch 212, which determines the type of calculation fed to the disk offset block 211. (Both calculations occur during each calculation iteration, but only the one selected by switch 212 is sent to block 211).

Gnkopplaren 212 är i det falska tillståndet i fig. 6, vilket innebär att motorn är i gång, varför temperatursignalen som når linjen 214 är den av blocket 218 alstrade, vilket nu kommer att förklaras. 11 468 059 (B) (1) (i) Högtrycksturbin-skivans temperatur, motorn igång (fig. 7).The switch 212 is in the false state in Fig. 6, which means that the motor is running, so the temperature signal reaching the line 214 is that generated by the block 218, which will now be explained. 11 468 059 (B) (1) (i) Temperature of the high-pressure turbine disc, engine running (Fig. 7).

Blocket 218 i fig. 6 visas mera i detalj i fig. 7. I fig. 7 beräknas den skivtemperatur, som skulle erhållas vid stationärt tillstånd, om kärnvarvtalet och kompressorutsläppstemperaturen fortsätter att ha sina föreliggande värden, av blocket 235 och multiplikatorn 233. Kärnvarvtalet tillförs på linjen 263 och kompressorutsläppets totaltemperatur tillförs på linjen 238. (Temperaturen om- vandlas till grader Kelvin i en summerare 230). Ehuru en enda linje 240 visas än de beräknade data i verkligheten två temperatursignaler, en för var och en av skivans två delar, nämligen ett hål och ett liv. Endast en linje 240 visas för enkelhetens skull. Skälet till att skivan uppdelas i ett hål och ett liv kommer nu att förklaras. _ Fig. 35 visar en turbinrotor 45. Ett område är livet 45B och det andra området är hålet 450. On diametern hos skivan 45 (exklusive bladen 36) är 100 enheter anses hålet, såsom framgår av fig., ligga mellan 0 och 40 enheter, medar livet sträcker sig från 40 till 100 enheter.Block 218 in Fig. 6 is shown in more detail in Fig. 7. In Fig. 7, the disk temperature that would be obtained at steady state, if the core speed and the compressor discharge temperature continue to have their present values, is calculated from block 235 and the multiplier 233. The core speed is supplied on line 263 and the total temperature of the compressor emission is supplied on line 238. (The temperature is converted to degrees Kelvin in a summer 230). Although a single line 240 is shown than the calculated data, in reality two temperature signals, one for each of the two parts of the disc, namely a hole and a life. Only one line 240 is shown for simplicity. The reason why the disc is divided into a hole and a life will now be explained. Fig. 35 shows a turbine rotor 45. One area is the web 45B and the other area is the hole 450. If the diameter of the disc 45 (excluding the blades 36) is 100 units, the hole, as shown in Fig., Is considered to be between 0 and 40 units , while life ranges from 40 to 100 units.

Hålet och livet har olika geometri, så att trots det faktum att de är konstruerade av samma material kommer vi en given omgivningstemperatur hålradi- ens termiska förskjutning att skilja sig från livradiens termiska förskjutning.The hole and the life have different geometries, so that despite the fact that they are constructed of the same material, we will at a given ambient temperature the thermal displacement of the hole radius differ from the thermal displacement of the life radius.

Ett enklare exempel kommer att åskådliggöra de ingående principerna.A simpler example will illustrate the basic principles.

Betrakta en kub och en lång stav, vars längd är 10 gånger längre hos en sida av kuben. Båda är konstruerade av samma material. Om båda höjs till samma temperatur, kommer den långa stavens förlängning att bli större än förlängninge| hos en sida av tuben. På liknande sätt kommer hålets och livets termiska för- skjutning att vara olika, och livet och hålet behandlas på olika sätt vid beräk ningarna enligt fig. 7.Consider a cube and a long rod, the length of which is 10 times longer on one side of the cube. Both are constructed of the same material. If both are raised to the same temperature, the elongation of the long rod will be greater than the elongation | at one side of the tube. Similarly, the thermal displacement of the hole and the life will be different, and the life and the hole will be treated differently in the calculations according to Fig. 7.

De beräknade temperaturerna i stationärt tillstånd hos hålet och livet matas till ett fördröjningsnätverk 266 på linjen 270, efter återomvandling till °C i summeraren 241. On drift i stationärt tillstånd upprätthålls ger fördröj- ningsnätverket 266 på utgången 268 temperaturen på linjen 270 utan ändring.The calculated steady state temperatures of the hole and web are fed to a delay network 266 on line 270, after conversion back to ° C in the summator 241. On steady state operation is maintained, the delay network 266 at output 268 provides the temperature on line 270 without change.

Under drift i icke stationärt tillstånd (dvs. under transienter) tjänar emellertid fördröjningsnätverket 266 till att uppskatta hål- och livtemperatur- erna. Medan fördröjningsnätverkets arbetssätt beskrivs senare i detalj, kommer nu arbetssättet hos multiplikatorerna 254 och 256, som ger två tidskonstanter till fördröjningsnätverket, att diskuteras.However, during non-steady state operation (ie, during transients), the delay network 266 serves to estimate the hole and life temperatures. While the operation of the delay network is described in detail later, the operation of the multipliers 254 and 256, which provide two time constants to the delay network, will now be discussed.

Tidskonstanterna i blocken 250 och 252 är specifika för hålet och livet och används av fördröjningsnätverket för att uppskatta hur snabbt hålet och livet vardera tar emot eller förlorar värme. Tidskonstanterna är vidare i 468 059 12 verkligheten ej "konstanta", utan de ändras när motorns arbetspunkt ändras, och tidskonstanternas ändringar görs i multiplikatorerna 254 och 256.The time constants in blocks 250 and 252 are specific to the hole and the life and are used by the delay network to estimate how quickly the hole and the life each receive or lose heat. Furthermore, the time constants are not in reality "constant", but they change when the operating point of the motor changes, and the changes of the time constants are made in the multipliers 254 and 256.

Tidskonstanterna används i en andra ordningens matematisk modell, som beskriver värmeöverföringsuppförandet hos skivan (liksom detta uppförande hos andra komponenter, såsom kommer att beskrivas senare) under motortransienter.The time constants are used in a second order mathematical model, which describes the heat transfer behavior of the disk (as well as this behavior of other components, as will be described later) under motor transients.

Med "andra ordningens" menas att en grafisk kurva av skivans termiska uppförande kan ses som kombinationen S av två separata kurvor Pl och P2, såsom visas i fig. 36. Varje separat kurva har sin egen tidskonstant, som är den resp. konstanten i blocket 250 eller 252. Ändringarna i motorns arbetspunkt, som påverkar tidskonstanterna, erhål- les från en motoreffektparameter på linjen 246, vilken är en term innefattande verkligt kärnvarvtal, såsom antyds, multiplicerat med kvoten av kompressorut- släppets statiska tryck dividerat med kompressorutsläppets totala temperatur.By "second order" is meant that a graphical curve of the thermal behavior of the disk can be seen as the combination S of two separate curves P1 and P2, as shown in Fig. 36. Each separate curve has its own time constant, which is the resp. the constant in block 250 or 252. The changes in engine operating point that affect the time constants are obtained from an engine power parameter on line 246, which is a term including actual core speed, as indicated, multiplied by the ratio of compressor emission static pressure divided by total compressor emission total temperature.

Effektparametern är alltså av formen (N) (P/T), där N är kärnvarvtal, P är kom- pressorutsläppstryck och T är kompressorutsläppstemperatur. Parametern anger på ett allmänt sätt motorns föreliggande uteffekt.The power parameter is thus of the form (N) (P / T), where N is the core speed, P is the compressor emission pressure and T is the compressor emission temperature. The parameter generally indicates the current output power of the engine.

En förenklad förklaring av skälet till att tidskonstanterna hos blocken 254 och 256 beror på effektparametern på linjen 246 är följande. Kärnvarvtal anger rotationshastigheten hos skivan 45A i fig. 1, och anger sålunda hur mycket skivan skrubbas av den omgivande luften. Mera skrubbning underlättar större värmeöverföring, såsom viftning av en het sked i luften underlättar skedens av- kylning. Följaktligen är det klart att tidskonstanterna bör bero på kärnvarv- talet, som är en del av effektparametern.A simplified explanation of the reason why the time constants of blocks 254 and 256 depend on the power parameter on line 246 is as follows. Core speed indicates the rotational speed of the disc 45A in Fig. 1, and thus indicates how much the disc is scrubbed by the ambient air. More scrubbing facilitates greater heat transfer, such as waving a hot spoon in the air facilitating the spoon to cool. Consequently, it is clear that the time constants should depend on the core speed, which is part of the power parameter.

Tidskonstanterna beror även på tryck och temperatur hos det skivan om- .givande mediet, på grund av att ett hett, tätt medium underlättar uppvärmning av skivan bättre än ett varmt, tätt medium, som i sin tur uppvärmer skivan snabbare än ett varmt, mindre tätt medium. Det är sålunda klart att tidskonstanterna även bör bero på kompressorns utsläppstemperatur- och tryck, som påverkar tryck och temperatur hos den skivan innehållande håligheten.The time constants also depend on the pressure and temperature of the medium surrounding the disk, because a hot, dense medium facilitates heating of the disk better than a hot, dense medium, which in turn heats the disk faster than a hot, less dense medium. medium. It is thus clear that the time constants should also depend on the emission temperature and pressure of the compressor, which affects the pressure and temperature of the cavity containing the cavity.

Därför matas i fig. 7 skivtemperaturerna i stationärt tillstånd, (dvs. de hos hål och liv) till fördröjningsnätverken 266 på linjen 270. Fördröjningsnät- verket avger, såsom kommer att förklaras senare, dessa identiska temperaturer till sin utgång 268 om drift i stationärt tillstånd fortsätter. I sådant fall används ej de av multiplikatorerna 254, 256 alstrade tidskonstanterna. Om emel- lertid en transient uppträder används tidskonstanterna för att modifiera tempe- raturerna i stationärt tillstånd, såsom kommer att beskrivas senare.Therefore, in Fig. 7, the disk temperatures in the steady state, (i.e., those of holes and webs) are fed to the delay networks 266 on line 270. The delay network delivers, as will be explained later, these identical temperatures to its output 268 for steady state operation. continues. In such a case, the time constants generated by the multipliers 254, 256 are not used. However, if a transient occurs, the time constants are used to modify the steady state temperatures, as will be described later.

Tre viktiga särdrag, som hänför sig till fig. 7 är följande. För det första har skivan uppdelats i två komponenter, nämligen ett hål och ett liv. Det 13 468 059 finns två tidskonstanter (en i blocket 250 och en i blocket 252) för varje kom- ponent, vilket ger totalt fyra tidskonstanter för skivan.Three important features relating to Fig. 7 are as follows. First, the disc has been divided into two components, namely a hole and a life. There are 13 468 059 two time constants (one in block 250 and one in block 252) for each component, which gives a total of four time constants for the disk.

För det andra såsom framgår av beteckningen 273, representerar varje lin- je, som matar fördröjningsnätverket 266, två stycken data, ett för livet och ett för hålet.Second, as indicated by the designation 273, each line supplying the delay network 266 represents two pieces of data, one for the life and one for the hole.

För det tredje ger temperatursignalen på linjen 238 en underförstådd kor- rektion för höjd: omgivningstemperaturen ändras när höjden ändras, vilket får kompressorutsläppets temperatur att ändras, vilket sålunda påverkar skivtempera- turen genom multiplikatorn 233.Third, the temperature signal on line 238 provides an implicit height correction: the ambient temperature changes as the altitude changes, causing the compressor discharge temperature to change, thus affecting the disk temperature through the multiplier 233.

Hål- och livtemperaturerna i stationärt tillstånd på linjen 240 modifi- eras under motortransienter (dvs. under icke stationärt tillstånd) av fördröj- ningsnätverket 266, vilket förklaras nedan i samband med fig. 15. Före diskussionen av transienttemperaturer kommer emellertid fig. 8 först att dis- kuteras, som anger beräkning av skivförskjutning baserat på både nav och bit- temperaturerna på linjen 268 i fig. 7.The steady state hole and life temperatures on line 240 are modified during motor transients (ie, non-stationary) by the delay network 266, which is explained below in connection with Fig. 15. However, prior to the discussion of transient temperatures, Fig. 8 will first be modified. is discussed, which indicates the calculation of disk displacement based on both the hub and the bit temperatures on line 268 in Fig. 7.

Det kan framhållas att skivförskjutningsberäkningen i fig. 8 inte bara används när motorn är i gång, både under stationärt tillstånd och under transi- enter, utan även när motorn ej är i gång, ehuru situationen med transienter och när motorn ej är i gång ännu ej har diskuterats.It can be pointed out that the disc displacement calculation in Fig. 8 is used not only when the engine is running, both during steady state and during transients, but also when the engine is not running, although the situation with transients and when the engine is not yet running has been discussed.

(B) (2) Högtrycksturbinskivans förskjutning (fig. 8).(B) (2) Displacement of the high pressure turbine disc (Fig. 8).

De av fördröjningsnätverket 266 i fig. 7 alstrade temperaturerna (eller linjen 220 i fig. 6, såsom diskuteras senare) matas till linjen 214 i fig. 6, som leder till skivförskjutningsblocket 211, vilket nu kommer att förklaras med hänvisning till fig. 8.The temperatures generated by the delay network 266 in Fig. 7 (or line 220 in Fig. 6, as discussed later) are fed to line 214 in Fig. 6, which leads to the disk displacement block 211, which will now be explained with reference to Fig. 8.

Fig. 8 är symmetrisk omkring linjen 281 och sålunda är den förklaring son ges för hålavlänkningsberäkningar, som sker över linjen, densamma för de som avser livberäkningar, vilka sker under linjen.Fig. 8 is symmetrical about the line 281 and thus the explanation given for hole deflection calculations which take place above the line is the same for those which relate to life calculations which take place below the line.

Förenklat påträffar fig. 8 ökningen av längden hos ett föremål (dvs. liv eller hål) genom multiplicering av längden (i blocket 308), som föreligger vid en referenstemperatur (i blocket 309) med både (a) avvikelsen från referenstem- peraturen (på linjen 299) och med (b) föremålets värmeutvidgningskoefficient.Simplified, Fig. 8 finds the increase in the length of an object (i.e., life or hole) by multiplying the length (in block 308), which is present at a reference temperature (in block 309) by both (a) the deviation from the reference temperature (in block 309). line 299) and with (b) the coefficient of thermal expansion of the object.

Längdökningen är alltså lika med (T1-T2) x (utvidgningskoefficient) x (ursprung- lig längd), där T1 är den verkliga temperaturen och T2 är referenstemperaturen.The length increase is thus equal to (T1-T2) x (coefficient of expansion) x (original length), where T1 is the actual temperature and T2 is the reference temperature.

Denna beräkning förklaras i större detalj enligt följande. Håltemperatur- en, vilken är den på linjen 268 i fig. 7, och vilken, under drift i stationärt tillstånd, är densamma som den på linjen 270, matas till multiplikatorn 280 i fig. 8. Multiplikatorn 280, tillsammans med den närliggande summeraren 283, inställer en värmeexpansionskoefficient (TEC), baserad på temperaturändringar hos det material, för vilka koefficienten har härletts, och kan förklaras med hänvisning till fig. 37. 468 059 14 Fig. 37 visar en rak linje 281A, som beskrivs av en ekvation av formen Y=Mx + B. Symbolen M representerar linjens lutning och B är skärningspunkten med Y-axeln, som anges med punkten 2818. I fig. 8 är M den i blocket 288 ingå- ende konstanten och B är den i blocket 293 ingående konstanten. Om X (dvs. temperaturen) är ingången till multiplikatorn 280 såsom antyds, representerar sålunda på linjen 286 summerarens 283 utgång MX + B. Denna utgång representerar värmeexpansionskoefficienten (TEC) hos hålmaterialet, men justerat för håltem- peraturen. Justeringen är linjär, baserad på den raka linjen 281A i fig. 37, men använder konstanterna hos blocken 288 och 293 som M och B.This calculation is explained in greater detail as follows. The hole temperature, which is that on line 268 in Fig. 7, and which, during steady state operation, is the same as that on line 270, is fed to the multiplier 280 in Fig. 8. The multiplier 280, together with the adjacent summer 283 , sets a coefficient of thermal expansion (TEC), based on temperature changes of the material for which the coefficient has been derived, and can be explained with reference to Fig. 37. Fig. 37 shows a straight line 281A, which is described by an equation of the shape Y = Mx + B. The symbol M represents the slope of the line and B is the point of intersection with the Y axis, which is indicated by the point 2818. In Fig. 8, M is the constant included in block 288 and B is the constant included in block 293. Thus, if X (i.e., the temperature) is the input to the multiplier 280 as indicated, on line 286, the output of the summer 283 represents MX + B. This output represents the coefficient of thermal expansion (TEC) of the hole material, but adjusted for the hole temperature. The adjustment is linear, based on the straight line 281A in Fig. 37, but uses the constants of blocks 288 and 293 as M and B.

Efter justering multipliceras värmeexpansionskoefficienten i multipli- katorn 301 i fig. 8 med avvikelsen (DELTA-T) hos den verkliga håltemperaturen, på linjen 214, från rumstemperaturen (eller den andra referenstemperaturen), på linjen 297. Avvikelsen tillförs till multiplikatorn 301 på linjen 299. Multipli- katorn 301 multiplicerar vidare TEC och DELTA-T med en referensradie hos skivan, som ges på linjen 304. Referensradien representerar radien hos en referenspunkt 318 på skivan, såsom visas i fig. 35.After adjustment, the coefficient of thermal expansion in the multiplier 301 in Fig. 8 is multiplied by the deviation (DELTA-T) of the actual hole temperature, on line 214, from the room temperature (or the second reference temperature), on line 297. The deviation is applied to multiplier 301 on line 299 The multiplier 301 further multiplies the TEC and DELTA-T by a reference radius of the disk given on line 304. The reference radius represents the radius of a reference point 318 on the disk, as shown in Fig. 35.

Fig. 8 beräknar förskjutningen 319 i fig. 35 (visad starkt överdriven) hos referenspunkten 318, som förorsakas av temperaturändringar, och ger för- skjutningen på linjen 306.Fig. 8 calculates the displacement 319 in Fig. 35 (shown greatly exaggerated) of the reference point 318, which is caused by temperature changes, and gives the displacement on the line 306.

En identisk beräkning sker för livet och görs under linjen 281. En lik- nande referenspunkt 318B i fig. 35 för livet ges av blocket 312 i fig. 8, och linjen 310 ger sålunda en signal, som indikerar förskjutning 3180 av livets referenspunkt.An identical calculation is made for the life and is made below the line 281. A similar reference point 318B in Fig. 35 for the life is given by the block 312 in Fig. 8, and the line 310 thus gives a signal indicating displacement 3180 of the life reference point.

Utgången från summeraren 313 i fig. 8 anger summan av hål- och livfor- skjutningar och anger sålunda skivans 45A värmeförskjutning.The output of the summer 313 in Fig. 8 indicates the sum of hole and life displacements and thus indicates the heat displacement of the disc 45A.

Den föregående diskussionen har betraktat beräkningen av skivforskjut- ningar för en löpande motor. Om emellertid statorsignalen på linjen 210 1 fig. 6 anger att motorn ej är i gång är den använda beräkningen den hos blocket 222, vilken ges till linjen 214 av omkopplaren 212. Blocket 222 beräknar skivzeepe- raturer baserade på både den tid, under vilken motorn har varit avstängd, c:r skivtemperaturen vid tidpunkten för avstängning. Denna beräkning kommer nu att betraktas.The previous discussion has considered the calculation of disk displacements for a running motor. However, if the stator signal on line 210 in Fig. 6 indicates that the motor is not running, the calculation used is that of block 222, which is given to line 214 by switch 212. Block 222 calculates disk temperatures based on both the time during which the motor has been switched off, approx. the disc temperature at the time of switching off. This calculation will now be considered.

(B) (1) (ii) Högtrycksturbinskivans temperatur, motorn ej i gång (fig. 6 och 9).(B) (1) (ii) High pressure turbine disc temperature, engine not running (Figs. 6 and 9).

Blocket 222 i fig. 6 mottager fyra insignaler, av vilka en är en motor- designering på linjen 244. Denna designering är i själva verket ett serienummer, som identifierar motorn. Detta serienummer ges av den elektroniska bränslekon- trollen (ej visad) hos motorn, på inom den aktuella tekniken känt sätt. Blocket 222 informerar sålunda om identiteten hos den motor, med vilken blocket 222 w a 468 059 tidigare hört samman. Ett skäl för att åstadkomma detta designeringstal är följande.Block 222 in Fig. 6 receives four inputs, one of which is a motor designation on line 244. This designation is in fact a serial number which identifies the motor. This serial number is given by the electronic fuel control (not shown) of the engine, in a manner known in the art. Block 222 thus informs about the identity of the engine with which block 222 w a 468 059 previously associated. One reason for achieving this designation number is the following.

Det är möjligt att maskinvaran för spelrumsstyrning, som innefattar den här beskrivna uppfinningen, kan ha ersatts med ny styr-maskinvara. I sådant fall kommer den nya styranordningen, med användning av blocket 222, att konstatera en ändring i designeringstalet på linjen 224. (Enligt uppfinningen sker en konstant förfrågan av huruvida motorns designeringstal förblir detsamma). När den nya motordesigneringen har konstaterats, indikerat genom symbolen T i fig. 9, ställs liv- och håltemperaturerna på linjen 220 i fig. 6 till ett antaget värde, nämligen konstanten KHPTCI9 i fig. 19, som är l50°C.It is possible that the game room control hardware incorporating the invention described herein may have been replaced with new control hardware. In such a case, the new control device, using the block 222, will detect a change in the designation number on the line 224. (According to the invention, a constant request is made as to whether the designation number of the motor remains the same). Once the new motor designation has been established, indicated by the symbol T in Fig. 9, the life and hole temperatures on line 220 in Fig. 6 are set to an assumed value, namely the constant KHPTCI9 in Fig. 19, which is 150 ° C.

Ett skäl för denna inställning till ett antaget värde är att den nya maskinvaran för spelrumsstyrning ej känner till den tid som förflutit sedan motorn stängdes av och ej heller skivtemperaturen vid avstängningen, och kan därför ej uppskatta skivtemperaturen grundat på avstängningstemperaturen och förfluten tid.One reason for this setting to an assumed value is that the new clearance control hardware does not know the time elapsed since the engine was turned off nor the disk temperature at shutdown, and therefore cannot estimate the disk temperature based on the shutdown temperature and elapsed time.

I stället väljs ett antaget värde av l50°C. Detta värde anses accept- abelt på grund av att det ligger nära temperaturen hos en skiva i drift, så att problem liknande de vid brott på het rotor ej kommer att uppträda. Spelrums- styranordningen antager alltså att det finns en varm skiva, när den styrande maskinvaran ändras, oberoende av skivans verkliga temperatur, och oberoende av den tid, under vilken skivan har kallnat.Instead, an assumed value of 150 ° C is selected. This value is considered acceptable because it is close to the temperature of a disc in operation, so that problems similar to those in the event of a hot rotor failure will not occur. The clearance control device thus assumes that there is a hot disk, when the controlling hardware changes, independent of the actual temperature of the disk, and independent of the time during which the disk has cooled down.

On å andra sidan den just diskuterade designeringsparametern indikerar att ingen ändring av styrande maskinvara har skett, beräknas skivtemperaturen enligt följande uttryckt i fig. 9: Temp = (TOLD - TREF) [exp(-TIMEOFF/TIMECONSTÅJ 4-TREF där Temp avser skivtemperaturen, TOLD avser skivtemperaturen vid avstängning, TREF avser en referenstemperatur, som är approximativ lika unc or;~»- ningstemperaturen (TOLD-TREF är sålunda lika med temperaturökningen hos skivan), EXP hänför sig till N-logaritmens bas, nämligen e, TIMEOFF är den tid, under vilken motorn har varit frånslagen, samt TIMECONST avser resp. tidskonstant i fig. 19 för hålet (KHPTDBORETSD) eller livet (KHPTDWEBTSD).On the other hand, the designation parameter just discussed indicates that no change of control hardware has taken place, the disk temperature is calculated as expressed in Fig. 9: Temp = (TOLD - TREF) [exp (-TIMEOFF / TIMECON STÅJ 4-TREF where Temp refers to the disk temperature, TOLD refers to the disk temperature at shutdown, TREF refers to a reference temperature that is approximately equal to the temperature (TOLD-TREF is thus equal to the temperature increase of the disk), EXP refers to the base of the N-logarithm, namely e, TIMEOFF is the time, during which the motor has been switched off, and TIMECONST refers to the respective time constant in Fig. 19 for the hole (KHPTDBORETSD) or the life (KHPTDWEBTSD).

Föregående beräkning sker två gånger: en gång för livet och en gång för hålet. Båda beräkningarna är såsom framgår av uttrycket typer av exponentiellt avtagande funktioner. Som exempel skall nu en beräkning ges här. 468 059 16 Såsom fig. 19 anger är tidskonstanten (KHPTDBORETSD) för hålet 438 min., medan den för livet (KHPTDEWEBTSD) är 375 minuter. On skillnaden TOLD minus TREF är 100000, medan TREF är 30°C, blir då den uppskattade temperaturen för livet efter 750 min. (dvs. efter förloppet av två tidskonstanter) ungefär 1650 beräknat enligt följande: 165 = 1000exp(-750/375) + 30 De av blocket 222 i fig. 6 beräknade temperaturerna, enligt vad som nyss beskrivits, för både hålet och livet, matas till blocket 211, som beräknar den verkliga skivförskjutningen, vilket beskrivits ovan under rubriken “(B) (1) Högtrycksturbinskivans värmeförskjutning (fig. 6)". Denna värmeförskjutning av skivan är en av de tre komponenterna i rotorns tillväxt, och adderas på linjen 199 i fig. 5 till RRD i summeraren 202, såsom angivits ovan.The previous calculation is done twice: once for life and once for the hole. Both calculations are, as can be seen from the expression types of exponentially decreasing functions. As an example, a calculation will now be given here. 468 059 16 As Fig. 19 indicates, the time constant (KHPTDBORETSD) for the hole is 438 min, while for life (KHPTDEWEBTSD) it is 375 minutes. If the difference TOLD minus TREF is 100000, while TREF is 30 ° C, then the estimated temperature for life after 750 min. (ie after the course of two time constants) approximately 1650 calculated as follows: 165 = 1000exp (-750/375) + The temperatures calculated by block 222 in Fig. 6, as just described, for both the hole and the life, are fed to block 211, which calculates the actual disk displacement, as described above under the heading "(B) (1) Heat Shift Turbine Pulley (Fig. 6)". This thermal displacement of the disk is one of the three components of rotor growth, and is added on line 199 in Fig. 5 to the RRD of the summer 202, as indicated above.

Föregående diskussion har förklarat den beräkning av rotorförskjutningen, som görs av blocket 107 i fig. 4. Denna förskjutning matas till summeraren 120, som även mottager ett önskat spelrum från blocket 101 i ändamål att alstra en önskad höljeförskjutning. Beräkningen av önskat spelrum kommer nu att diskuteras med hänvisning till fig. 18.The foregoing discussion has explained the calculation of the rotor displacement made by block 107 in Fig. 4. This displacement is fed to the summer 120, which also receives a desired clearance from block 101 for the purpose of generating a desired casing displacement. The calculation of the desired clearance will now be discussed with reference to Fig. 18.

(C) Beräkning av önskat spelrum (fig. 18).(C) Calculation of desired clearance (Fig. 18).

I fig. 18 alstrar blocket 440 ett önskat spelrum 33 i stationärt till- stånd i fig. 2 som reaktion på kärnans varvtal. Ett exempel kommer att åskådlig- göra hur resten av fig. 18 arbetar.In Fig. 18, block 440 generates a desired clearance 33 in the stationary state in Fig. 2 in response to the core speed. An example will illustrate how the rest of Fig. 18 works.

Antag att det önskade spelrummet på linjen 443 är 0,25 mm (0,010 inch). 1 stationärt tillstånd erhåller snabb rotorförskjutning (RRD, som är summan av bladens värmeförskjutning och rotorns centrifugalförskjutning på linjen 194 i fig. 5, såsom diskuteras ovan) ett visst ändligt värde, som är stabilt, såsom 0,38 mm (0,015 inch). Z-blocket 447 i fig. 18 tillför det senast föregående värdet av RRD till summeraren 448 och, så länge som RRD förblir konstant, ar summerarens 448 utvärde på linjen 450 noll. (0,58 mm subtraheras från 0,38 nr).Assume that the desired clearance on line 443 is 0.25 mm (0.010 inches). In the steady state, rapid rotor displacement (RRD, which is the sum of the heat displacement of the blades and the centrifugal displacement of the rotor on line 194 in Fig. 5, as discussed above) obtains a certain finite value which is stable, such as 0.38 mm (0.015 inches). The Z-block 447 in Fig. 18 supplies the last preceding value of RRD to the summer 448 and, as long as the RRD remains constant, the value of the summer 448 on line 450 is zero. (0.58 mm is subtracted from 0.38 no.).

En MAX väljare 456 väljer den större av signalen på linjen 450 (nu noll) elief konstanten i blocket 453. Såsom framgår av fig. 19 har konstanten ett värde av ca 0,01 mm (0,0004 inch), så att vid denna tidpunkt blocket 456 väljer 0,01 mr och tillför detta värde till summeraren 460.A MAX selector 456 selects the larger of the signal on line 450 (now zero) or the constant in block 453. As shown in Fig. 19, the constant has a value of about 0.01 mm (0.0004 inches), so that at this time block 456 selects 0.01 mr and adds this value to the summator 460.

Summeraren 460 mottager även det sista värdet på linjen 463 från Z-bloc- ket 466. MAX-väljarblocket 468 väljer det större av (al utvärdet från summera- ren 460 eller (b) signalen på linjen 443. I detta exempel är signalen på linjen 463 0,25 mm så att utvärdet från summeraren 460 är (0,25 - 0,01 mm) eller 0,024 mm. Blocket 468 väljer följaktligen signalen på linjen 443 och tillför den till linjen 463. Därför är utvärdet på linjen 463 lika med det önskade 17 468 059 spelrummet i stationärt tillstånd från blocket 740 så länge som stationärt tillstånd föreligger.The summer 460 also receives the last value of the line 463 from the Z-block 466. The MAX selector block 468 selects the larger of (al the value from the summer 460 or (b) the signal on the line 443. In this example, the signal is on the line 463 0.25 mm so that the output value from the summer 460 is (0.25 - 0.01 mm) or 0.024 mm, so the block 468 selects the signal on line 443 and supplies it to line 463. Therefore, the output value on line 463 is equal to that desired clearance in the steady state from block 740 as long as the steady state is present.

När en transient uppträder kan, eller kan inte, samma utsignal erhållas, såsom nu kommer att förklaras. Antag att kärnvarvtalet ökar. RRD hoppar nu. Om det antages att RRD hoppar till 0,5 mm hoppar nu signalen på linjen 450 i fig. 18 till 0,125 mm (0,5 - 0,38). Max-väljarblocket 456 väljer detta värde i stäl- let för alternativet 0,01 mm, och tillför 0,125 mm till summeraren 460, som subtraherar detta värde från det tidigare värdet i stationärt tillstånd på linjen 463.When a transient occurs, the same output signal may or may not be obtained, as will now be explained. Assume that the core speed increases. RRD is jumping now. Assuming that the RRD jumps to 0.5 mm, the signal on line 450 in Fig. 18 now jumps to 0.125 mm (0.5 - 0.38). The max selector block 456 selects this value instead of the 0.01 mm option, and adds 0.125 mm to the summer 460, which subtracts this value from the previous stationary value on line 463.

Ett sätt att visualisera betydelsen av denna subtraktion framgår av fig. 38. Ett blad 36 och hölje 39 visas i sina stationära tillstånd. Eftersom det föreligger ett stationärt tillstånd kommer spelrummet 486 att vara lika med erfordrat spelrum på linjen 463 i fig. 18. När kärnvarvalet hoppar, ökar RRD såsom anges av sträckan 489 i fig. 38, vilket motsvarar värdet på linjen 450 i fig. 18. Summeraren 460 tar skillnaden mellan spelrummet i stationärt tillstånd (sträckan 486 i fig. 38), som alstras av Z-blocket 466 och ökningen av RRD (sträckan 489 i fig. 38). Denna skillnad 492 är det kvarstående spelrummet i turbinen efter hoppet i RRD.One way to visualize the significance of this subtraction is shown in Fig. 38. A blade 36 and housing 39 are shown in their stationary states. Since there is a steady state, the clearance 486 will be equal to the required clearance on line 463 in Fig. 18. As the core selection jumps, RRD increases as indicated by distance 489 in Fig. 38, which corresponds to the value on line 450 in Fig. 18. The summer 460 takes the difference between the play space in the stationary state (the distance 486 in Fig. 38), which is generated by the Z-block 466 and the increase of the RRD (the distance 489 in Fig. 38). This difference 492 is the remaining clearance in the turbine after the jump in the RRD.

Max-väljaren 468 väljer det större av detta kvarstående spelrum 492 i fig. 38 eller det registrerade spelrumet för det nya högre kärnvarvtalet (från blocket 440 i fig. 18). (I allmänhet minskar det önskade spelrummet hos blocket 440 när kärnvarvtalet ökar). Till följd härav kommer det efterfrågade spelrummet på linjen 463 att vara lika med eller mindre än det tidigare spelrummet i sta- tionärt tillstånd. Vidare kommer värdet på linjen 463 ej att minska snabbare än RRD ökar, förutsatt att ökningen av RRD är mindre än det begränsande värdet i (blocket 453. Verkan av detta nya efterfrågade spelrum kommer nu att förklaras med hänvisning till fig. 4.The max selector 468 selects the larger of this remaining clearance 492 in Fig. 38 or the registered clearance for the new higher core speed (from block 440 in Fig. 18). (In general, the desired clearance of block 440 decreases as the core speed increases). As a result, the required clearance on line 463 will be equal to or less than the previous clearance in the stationary state. Furthermore, the value of line 463 will not decrease faster than RRD increases, provided that the increase of RRD is less than the limiting value in (block 453. The effect of this new requested clearance will now be explained with reference to Fig. 4.

Läsaren erinras om att spelrummet endast regleras genom kylning, och sålunda krympning, av höljet 39. Avlägsnande av kylluften, såsom genom slutning av ventilen 185 i fig. 1A, medger expansion av höljet 39, när turbingaserna 14 värmer det. Minskning av det önskade spelrumsvärdet, alstrat av blocket 101 i fig. 4, bringar den efterfrågade höljeförskjutningen (på linjen 121) att minska, vilket medför att höljefelet minskar, vilket i sin tur bringar kylventilen att begränsa flödet eller helt stänga av det. Verkan är att höljet tillåts expande- ra under accelerationer för att ge rum för den växande turbinen. Denna verkan är betydelsefull under uppträdande av tillväxt av den varma rotorn, såsom diskute- rades ovan under rubriken "Uppfinningens bakgrund".The reader is reminded that the clearance is only regulated by cooling, and thus shrinking, of the housing 39. Removal of the cooling air, such as by closing the valve 185 in Fig. 1A, allows expansion of the housing 39, when the turbine gases 14 heat it. Reducing the desired clearance value, generated by block 101 in Fig. 4, causes the required casing offset (on line 121) to decrease, causing the casing error to decrease, which in turn causes the cooling valve to restrict flow or shut it off completely. The effect is that the housing is allowed to expand during accelerations to make room for the growing turbine. This effect is significant during the growth of the hot rotor, as discussed above under the heading "Background of the Invention".

Efter det att accelerationen avslutats antar emellertid RRD i fig. 18 et1 stationärt tillståndsvärde, vilket driver summerarens 440 utgång till noll. 468 059 18 MAX-väljaren 456 väljer sålunda konstanten i blocket 453 och tillför den till summeraren 460. Det önskade spelrummet på linjen 443 når sitt slutliga, lägre värde på grund av att accelerationen har slutat, men kärnvarvtalet är nu högre.After the acceleration is completed, however, the RRD in Fig. 18 assumes a steady state value, which drives the output of the summer 440 to zero. 468 059 18 The MAX selector 456 thus selects the constant in block 453 and supplies it to the summer 460. The desired clearance on line 443 reaches its final, lower value due to the acceleration having stopped, but the core speed is now higher.

(Läsaren erinras om att det önskade spelrummet minskar när kärnvarvtalet ökar).(The reader is reminded that the desired clearance decreases as the core speed increases).

Eftersom det tidigare värdet på linjen 463 är mindre än värdet på linjen 443 (på grund av att MAX-väljarblocket 468 tidigare valde det större av utgångsvärdet från summeraren 460 eller signalen på linjen 443, och signalen på linjen 443 har minskat), blir sålunda verkan av summeraren 460 och MAX-väljarblocket 468 att stegvis minska det efterfråga spelrummet, på linjen 463 i steg om 0,01 nm till det nya, lägre spelrummet, som är korrekt vid det högre kärnvarvtalet.Thus, since the previous value of line 463 is less than the value of line 443 (because the MAX selector block 468 previously selected the larger of the output value from the summator 460 or the signal on line 443, and the signal on line 443 has decreased), the effect becomes of the summer 460 and the MAX selector block 468 to incrementally reduce the demand clearance, on line 463 in steps of 0.01 nm to the new, lower clearance, which is correct at the higher core speed.

Den föregående diskussionen har visat tre huvudfunktioner hos apparaten enligt fig. 18. För det första uppträder under drift i stationärt tillstånd det önskade spelrummet hos blocket 440 på utgångslinjen 463 . För det andra minskas under en acceleration det efterfrågade spelrummet så att kylventilen i fig. lA begränsar eller helt sluter, och sålunda låter höljer 39 växa och ge plats för den växande rotorn. För det tredje bringas efter avslutad acceleration utsignal- en på linjen 463 gradvis till det stationära tillståndsvärdet på linjen 443, i steg om 0,01 mm, vilket steg är konstanten i blocket 453.The foregoing discussion has shown three main functions of the apparatus of Fig. 18. First, during steady state operation, the desired clearance of block 440 appears on output line 463. Second, during an acceleration, the required clearance is reduced so that the cooling valve in Fig. 1A limits or closes completely, and thus allows housings 39 to grow and make room for the growing rotor. Third, after completion of acceleration, the output signal on line 463 is gradually brought to the stationary state value on line 443, in steps of 0.01 mm, which step is the constant in block 453.

Det efterfrågade spelrummet tillförs till summeraren 120 i fig. 4 till- sammans med rotorförskjutningen, såsom beskrivits ovan, för att alstra den önskade höljeförskjutningen på linjen 121. Konstanten Kl subtraheras i summera- ren 120, såsom nu kommer att förklaras.The requested clearance is supplied to the summer 120 in Fig. 4 together with the rotor displacement, as described above, to generate the desired housing displacement on line 121. The constant K1 is subtracted in the summer 120, as will now be explained.

Kl är ett tidigare föreliggande spelrum, som inbyggts i motorn under tillverkning. I allmänhet kommer Kl att variera mellan 1,52 och 2,03 mm. Om komponenterna i fig. 38 är kalla skulle dimensionen 486 representera Kl.Kl is a previously available clearance, which is built into the engine during manufacture. In general, Kl will vary between 1.52 and 2.03 mm. If the components of Fig. 38 are cold, dimension 486 would represent Kl.

När ett blad växer till det streckade läget 368 indikerar det önskade spelrummet från blocket 101, när det adderas i summeraren 120, att höljet 39 bör vara i punkten 480. Det kalla spelrummet 486 (dvs. Kl) ger emellertid ett tidi- gare föreliggande spelrum och subtraheras från punkten 480 vid bestämning av den krävda höljeförskjutningen. Subtraktionen indikerar att höljet 39 endast behöver röra sig sträckan 482 för att uppnå det önskade spelrummet.As a blade grows to the dashed position 368, the desired clearance from the block 101, when added to the summer 120, indicates that the housing 39 should be at point 480. However, the cold clearance 486 (ie, K1) provides a previously available clearance. and is subtracted from point 480 in determining the required casing displacement. The subtraction indicates that the housing 39 only needs to move the distance 482 to achieve the desired clearance.

Utgången från summeraren 120 i fig. 4 anger den krävda höljeförskjutning- en. Den verkliga höljeförskjutningen subtraheras från denna i summeraren 123 i ändamål att ge höljefelet. Beräkningarna av höljets förskjutning kommer nu att diskuteras. f) H J 19 468 059 (D) Högtrycksturbinens höljetemperatur (fig. 10) I korthet delas höljeförskjutningen i tre komponenter, vilkas överlagrin ger den totala höljeförskjutningen. De tre komponenterna är, för det första, värmeförskjutning, på linjen 323 i fig. 10; för det andra, tryckförskjutning, p linjen 328; och, för det tredje värmeförskjutning hos höljestöden, på linjen 325. (Höljestödförskjutningen subtraheras i summeraren 326 på grund av att ex- pansion av stöden, såsom stöden 430 i fig. 3A, tjänar till att minska höljedia- metern, medan expansion av själva höljet tjänar till att öka höljediametern).The output of the summer 120 in Fig. 4 indicates the required casing displacement. The actual envelope offset is subtracted from it in the summator 123 for the purpose of giving the envelope error. The calculations of the displacement of the casing will now be discussed. f) H J 19 468 059 (D) The casing temperature of the high-pressure turbine (Fig. 10) Briefly, the casing displacement is divided into three components, the upper layers of which give the total casing displacement. The three components are, first, heat displacement, on line 323 in Fig. 10; second, pressure shift, on line 328; and, third, heat dissipation of the housing supports, on line 325. (The housing support displacement is subtracted in the summer 326 because expansion of the supports, such as the supports 430 in Fig. 3A, serves to reduce the housing diameter, while expansion of the housing itself serves to increase the casing diameter).

Beräkningarna av värmeförskjutningen kommer nu att behandlas i detalj.The calculations of the heat displacement will now be treated in detail.

Blocket 320 i fig. 10 mottager fyra invärden 329 och beräknar från dessa avvik- elsen i höljediametern från dess kalla tillstånd. Denna beräkning beskrivs mera i detalj i fig. 11 - 13.The block 320 in Fig. 10 receives four inputs 329 and calculates from them the deviation in the casing diameter from its cold state. This calculation is described in more detail in Figs. 11-13.

Såsom antyds i fig. 11 beräknas först höljetemperaturen och därpå beräk- nas värmeförskjutningen baserad på denna temperatur. Temperaturberäkningen ange i ytterligare detalj i fig. 12. Såsom vid rotorn visar fig. 12 två tidskonstant er i blocken 398 och 401, på grund av att höljets värmeöverföringsmodell även ä av andra ordningens typ. Vidare är såsom vid rotorn varje tidkonstant i själva verket ej konstant, utan modifieras av blocket 393 enligt kärnluftflödet, vilke är den luftmängd, som rör sig genom höljet och som anges av pilen 14 i fig. 1A.As indicated in Fig. 11, the envelope temperature is first calculated and then the heat displacement is calculated based on this temperature. The temperature calculation is given in further detail in Fig. 12. As with the rotor, Fig. 12 shows two time constants in blocks 398 and 401, due to the fact that the heat transfer model of the casing is also of the second order type. Furthermore, as with the rotor, each time constant is in fact not constant, but is modified by the block 393 according to the core air flow, which is the amount of air moving through the housing and indicated by the arrow 14 in Fig. 1A.

Ett skäl till att modifiera tidskonstanterna enligt kärnflödet (eller "genomströmningen") är analogt till det för modifiering av tidskonstanterna i fig. 7 för rotorn. Värmeöverföringstakten från höljet 39 i fig. 1 har samband med temperaturen och tätheten hos det i kontakt med höljet stående mediet, och detta medium är luftströmmen 14. Ehuru kärnluftflödet är en enda parameter, -innehåller denna enda_parameter information beträffande luftströmmens 14 värme- överföringsegenskaper, på ungefär samma sätt som effektparametern på linjen 246 i fig. 7 innehåller information om värmeöverföringsegenskaperna hos det skivan kontaktande mediet.One reason for modifying the time constants according to the core flow (or "flow") is analogous to that for modifying the time constants in Fig. 7 for the rotor. The rate of heat transfer from the housing 39 in Fig. 1 is related to the temperature and density of the medium in contact with the housing, and this medium is the air flow 14. Although the core air flow is a single parameter, this single parameter contains information on the heat transfer properties of the air stream 14. approximately the same as the power parameter on line 246 in Fig. 7 contains information about the heat transfer properties of the disc contacting medium.

Vid stora kärnflöden är exempelvis i allmänhet luftströmmens 14 tempera- tur het, trycket (dvs. tätheten) är stort, och varvtalet är högt. Vid små luft- flöden är temperaturen lägre, trycket är lägre och hastigheten är lägre. Känne- dom om kärnflödet genom blocket 393 medger därför beräkning av takten i värme- tillförseln till och från höljet, vilket påverkar höljets tidskonstanter.For large core flows, for example, the temperature of the air stream 14 is generally high, the pressure (ie the density) is high, and the speed is high. With small air flows, the temperature is lower, the pressure is lower and the speed is lower. Knowledge of the core flow through block 393 therefore allows calculation of the rate of heat supply to and from the housing, which affects the time constants of the housing.

Temperaturen i stationärt tillstånd hos höljet ges på linjen 405 i fig. 12 och beräknas på grundval av parametrar 407, vilka innefattar kompressorut- släppets totaltemperatur och fläktutsläppets totaltemperatur. En signal på lin- jen 421A anger dessutom de relativa massflödena hos de två luftströmmar, som ha 468 059 20 dessa två temperaturer. Kompressorutsläppsluft används för att kyla höljet 39 och mantelstöden 330, och strömmar grovt såsom antyds genom pilar 431. Den fläktkylande luftströmmen anges genom pilar 97 och tillförs av en kammare 98, som visas med grova linjer.The steady state temperature of the housing is given on line 405 in Fig. 12 and is calculated on the basis of parameters 407, which include the total temperature of the compressor emission and the total temperature of the fan emission. In addition, a signal on line 421A indicates the relative mass flows of the two air streams having these two temperatures. Compressor exhaust air is used to cool the housing 39 and jacket supports 330, and flows roughly as indicated by arrows 431. The fan cooling air flow is indicated by arrows 97 and supplied by a chamber 98, which is shown in rough lines.

Blocket 418 i fig. 12 innehåller en faktor känd från konstruktionen av kompressoravtappet, som vid tillförsel till det av ledningsblocket 416 åstad- komna rörelseförhållandet ger den skalfaktor, som definierar verkan av de två luftströmmarna 431 och 97 på höljet i fig. 3.The block 418 in Fig. 12 contains a factor known from the construction of the compressor drain, which when supplied to the movement condition provided by the line block 416 gives the scale factor which defines the action of the two air streams 431 and 97 on the housing in Fig. 3.

Sett från en annan synpunkt ger den till linjen 405 i fig. 12 ledande apparaten temperaturen hos fläktavtappsluftflödet 97 i fig. 3A, tillsammans med temperaturen hos kompressoravtapps-luftflödet 431. Blocket 418 innehåller vidare information, känd från höljets 39 konstruktion, avseende värmeöverföringsegen- skaperna hos höljet och tillhörande strukturer. Kännedom om den föregående informationen medger kalkylering av höljets temperatur.From another point of view, the apparatus leading to line 405 in Fig. 12 provides the temperature of the fan drain air flow 97 in Fig. 3A, together with the temperature of the compressor drain air flow 431. Block 418 further contains information known from the housing 39 construction regarding the heat transfer properties. of the casing and associated structures. Knowledge of the previous information allows calculation of the temperature of the casing.

Mera allmänt representerar linjen 405 en interpolation mellan de två luftflödena vid olika temperaturer. För det första erhålls temperaturskillnaden från summeraren 415, skillnaden viktas av multiplikatorn 421, och den viktade skillnaden subtraheras från den varmare temperaturen i summeraren 424.More generally, line 405 represents an interpolation between the two air flows at different temperatures. First, the temperature difference is obtained from the summer 415, the difference is weighted by the multiplier 421, and the weighted difference is subtracted from the warmer temperature in the summer 424.

Viktningen i multiplikatorn 421 är baserad på förhållandet mellan mass- flöden, som ges i delningsblocket 416, och även på flänseffektiviteten, som ges i blocket 418. Den senare är känd inom värmeöverföringsteorin och är en indika- tion på värmeisolationsvärdet hos de komponenter, som är belägna mellan de värm- ande och kylande luftströmmarna. Komponenterna i fig. 3A innefattar höljet 39, flänsar 431A, liksom höljestöden 430.The weighting of the multiplier 421 is based on the ratio of mass flows given in the divider block 416 and also on the flange efficiency given in the block 418. The latter is known in the heat transfer theory and is an indication of the thermal insulation value of the components which are located between the heating and cooling air streams. The components of Fig. 3A include the housing 39, flanges 431A, as well as the housing supports 430.

Den föregående diskussionen har behandlat beräkningen av höljets tempera- tur i stationärt tillstånd. Denna temperatur tillförs, liksom rotortemperaturen i stationärt tillstånd i fig. 7, till fördröjningsnätverket 266 i fig. 12, till- sammans med rätt tidskonstanter för höljet, och utgången på linjen 427 anger höljetemperaturen. I stationärt tillstånd är utgången lika med temperaturen i stationärt tillstånd på linjen 405. Under transienter modifieras utgången av fördröjningsnätverket och tidskonstanterna. Användningen av höljetemperaturen för att beräkna höljeförskjutningen kommer nu att behandlas.The previous discussion has dealt with the calculation of the temperature of the housing in the stationary state. This temperature, like the rotor temperature in the steady state in Fig. 7, is supplied to the delay network 266 in Fig. 12, together with the correct time constants for the casing, and the output on line 427 indicates the casing temperature. In the steady state, the output is equal to the temperature in the steady state on line 405. During transients, the output is modified by the delay network and the time constants. The use of the casing temperature to calculate the casing displacement will now be discussed.

(E) Högtrycksturbinens höljeförskjutning (fig. 11 och 13).(E) Shaft displacement of the high pressure turbine (Figs. 11 and 13).

Fig. 11 visar att höljetemperaturen på linje 427 matas till blocket 362, som beräknar höljeförskjutningen. Beräkningen framgår i detalj av fig. 13.Fig. 11 shows that the casing temperature on line 427 is fed to block 362, which calculates the casing displacement. The calculation is shown in detail in Fig. 13.

Såsom i fig. 8 beräknas på linjen 502 i fig. 13 höljeförskjutningen ba- serat på en dimension (i blocket 483), som uppträder vid rumstemperatur (i bloc- ket 486) och dimensionen multipliceras både med avvikelsen från rumstemperatur ívl H 468 059 (på linjen 489) och med värmeutvidgningskoefficienten (på linjen 499).As in Fig. 8, on line 502 in Fig. 13, the envelope displacement is calculated based on a dimension (in block 483) which occurs at room temperature (in block 486) and the dimension is multiplied both by the deviation from room temperature according to H 468 059 ( on line 489) and with the coefficient of thermal expansion (on line 499).

Såsom beskrivits ovan i samband med fig. 37 justerar blocken 493 och 496 i fig. 13 tillsammans med multiplikatorn 498 och summeraren 501 värmeutvidg- ningskoefficienten baserat på temperaturen på linjen 427. Den justerade koeffi- cienten multipliceras med avvikelsen från rumstemperatur (eller annan referens- temperatur) i multiplikatorn 503, i vilken även höljets temperaturdimension (i blocket 483) multipliceras. Produkten på linjen 502 är höljets värmeförskjutning och är i form av (värmeexpansionskoefficient) x (temperaturavvikelse) x (ursprungsstorlek). Höljets värmeförskjutning tillförs till summeraren 123 i fig. 4, från vilken höljefel erhålles.As described above in connection with Fig. 37, blocks 493 and 496 in Fig. 13 together with the multiplier 498 and the summer 501 adjust the coefficient of thermal expansion based on the temperature of line 427. The adjusted coefficient is multiplied by the deviation from room temperature (or other reference temperature) in the multiplier 503, in which the temperature dimension of the housing (in block 483) is also multiplied. The product on line 502 is the thermal offset of the housing and is in the form of (coefficient of thermal expansion) x (temperature deviation) x (original size). The heat displacement of the casing is supplied to the summer 123 in Fig. 4, from which casing defects are obtained.

(F) Beräkning av kylande luftström.(F) Calculation of cooling air flow.

Beräkningen av mängden kylande luftström som matas till divideraren 416 i fig. 12, kommer nu att behandlas. Denna beräkning sker i blocket 138 i fig. 4, som visas i detalj i fig. 14. Dividerarens 520 utgång är tryckförhållandet mellan fläktutsläppet, i punkten 523 i fig. 1A och trycket under huven, som representerar trycket nära punkten 526, och beräknas baserat på atmosfärstryck.The calculation of the amount of cooling air stream fed to the divider 416 in Fig. 12 will now be discussed. This calculation takes place in block 138 of Fig. 4, which is shown in detail in Fig. 14. The output of the divider 520 is the pressure ratio between the fan outlet, at point 523 in Fig. 1A and the pressure under the hood, which represents the pressure near point 526, and is calculated based at atmospheric pressure.

Detta tryckförhållande är det i kanalen 527, som avger kylluftflödet till höljet 39, när ventilen 134 är helt öppen.This pressure ratio is that in the duct 527, which delivers the cooling air flow to the housing 39, when the valve 134 is fully open.

Det är känt hur man kan beräkna luftströmningshastigheten i en kanal, när tryckförhållandet (från divideraren 520), temperaturen (på linjen 529), och kanalgeometrin är känd (geometrifaktorer finns i blocket 531). Signalen på linjen 533 anger sålunda det maximala kylflöde, som kan tillföras till höljet 39. ventilen 134 i fig. 1A stryper emellertid detta flöde, och det verkliga flödet erhålls från ventilläget, på linjen 536 i fig. 14, som korrigeras 1 bloc- ket 539 för olinjariteter mellan ventilläge och ventilöppning. Resultatet, på linjen 416A i fig. 4, 12 och 14 ger mängden kylluft, som når höljet 39.It is known how to calculate the air flow rate in a duct, when the pressure ratio (from the divider 520), the temperature (on line 529), and the duct geometry are known (geometry factors are found in block 531). Thus, the signal on line 533 indicates the maximum cooling flow that can be applied to the housing 39. However, the valve 134 in Fig. 1A restricts this flow, and the actual flow is obtained from the valve position, on the line 536 in Fig. 14, which is corrected in the block. 539 for nonlinearities between valve position and valve opening. The result, on line 416A in Figs. 4, 12 and 14, is the amount of cooling air reaching the housing 39.

Denna diskussion kommer nu att behandla temperaturfördröjningsnatvefxet ' fig. 7 och 12, vilka båda är desamma, och som inställer den beräknade tempera- turen i stationärt tillstånd hos rotorn och höljet i ändamål att åstadkomma upp- skattade temperaturer hos rotorn och höljet för användning under transienter.This discussion will now deal with the temperature delay node 'Figs. 7 and 12, both of which are the same, and which set the calculated temperature in the steady state of the rotor and the housing for the purpose of providing estimated temperatures of the rotor and the housing for use under transients. .

(G) Temperaturfördröjningsnätverk (fig. 15).(G) Temperature delay network (Fig. 15).

Den föregående diskussionen har behandlat beräkningen av höljefel, som matas till ventilregulatorn 129 i fig. 4 men under stationära tillstånd. Nu kommer en förklaring att ges av uppfinningens verkan under motortransienter, dvs. under accelerationer och retardationer, i ändamål att uppskatta rotor- och höljetemperaturerna baserat på uppförandet hos de beräknade temperaturerna i stationärt tillstånd. Denna uppskattning sker medelst fördröjningsnätverket 266 468 059 22 i fig. 7 och 12. Fördröjningsnätverket i fig. 7 behandlar både signaler för livet och hålet. Fördröjningsverket i fig. 12 behandlar signaler för höljet.The foregoing discussion has dealt with the calculation of casing faults fed to the valve regulator 129 in Fig. 4 but under steady state conditions. An explanation will now be given of the effect of the invention under motor transients, i.e. during accelerations and decelerations, for the purpose of estimating the rotor and casing temperatures based on the behavior of the calculated temperatures in the steady state. This estimation takes place by means of the delay network 266 468 059 22 in Figs. 7 and 12. The delay network in Fig. 7 processes both signals for the life and the hole. The delay unit in Fig. 12 processes signals for the housing.

Situationen i fig. 12, för höljet, åskådliggör funktionen i alla tre si- tuationerna och är allmänt illustrativ. Tidskonstanterna i blocket 398 och 401 anbringas i fig. 15 på visat sätt. Två fördröjningsnätverk visas i fig. 15, och de är identiska. Det första är uppströms punkten 578, medan det andra är ned- ströms pumpen 579.The situation in Fig. 12, for the housing, illustrates the function in all three situations and is generally illustrative. The time constants in blocks 398 and 401 are applied in Fig. 15 as shown. Two delay networks are shown in Fig. 15, and they are identical. The first is upstream of point 578, while the second is downstream of pump 579.

I det första nätverket dividerar divideraren 580 tidskonstanten på linjen 583 med 0,24. Kvoten på linjen 586 är en annan tidskonstant, men inställd för det faktum att iterationstiden för datorprogrammet är 240 millesekunder. Med andra ord nås punkten 578, eller varje annan utvald punkt i figurerna, en gång var 240 millisekund under det att programmet körs. Tidskonstanten på linjen 583 beräknas emellertid i sekunder och inställs av divideraren 580.In the first network, the divider 580 divides the time constant on line 583 by 0.24. The ratio of line 586 is another time constant, but set to the fact that the iteration time for the computer program is 240 milliseconds. In other words, point 578, or any other selected point in the figures, is reached once every 240 milliseconds while the program is running. However, the time constant on line 583 is calculated in seconds and set by divider 580.

Temperaturen i stationärt tillstånd från linjen 405 i fig. 12 tillförs till summeraren 589, där Z-blocket 592 subtraherar det sista i punkten 578 upp- trädande värdet, och ger sålunda som summerarens utvärde i punkten 593 den efter den sista iterationen uppträdande temperaturändringen. Denna temperaturändring multipliceras med tidskonstanten på linjen 586, som är ett tal mellan 0 och 1, och produkten, på linjen 595, adderas i summeraren 598, av z-blocket 592, till det sista värdet i punkten 578.The steady state temperature from line 405 of Fig. 12 is applied to the summator 589, where the Z-block 592 subtracts the last value occurring at point 578, and thus gives the temperature change occurring after the last iteration of the summator at point 593. This temperature change is multiplied by the time constant on line 586, which is a number between 0 and 1, and the product, on line 595, is added in the summator 598, of the z-block 592, to the last value at the point 578.

Denna följd av händelser tillför en fördröjning till temperaturen i sta- tionärt tillstånd på linjen 588, såsom följande exempel kommer att åskådliggöra.This sequence of events adds a delay to the temperature in the stationary state on line 588, as the following example will illustrate.

Låt oss anta att temperaturen i stationärt tillstånd ökar från 10 till 15 och därpå stabiliseras vid 20 godtyckliga enheter. Låt oss även anta att tids- konstanten på linjen 586 är 0,5, innebärande att den naturliga tidskonstanten på linjen 583 är 2,08. När temperaturen låg stabilt vid 10 var värdet i punkten 593 0 på grund av att signalerna på linjerna 588 och 590 var lika. När temperaturen hoppar till 15 antar emellertid värdet i punkten 593 (temperaturskillnaden) ett värde 5 (15 - 10).Let us assume that the temperature in the steady state increases from 10 to 15 and then stabilizes at 20 arbitrary units. Let us also assume that the time constant on line 586 is 0.5, meaning that the natural time constant on line 583 is 2.08. When the temperature was stable at 10, the value at point 5930 was 0 because the signals on lines 588 and 590 were equal. However, when the temperature jumps to 15, the value at point 593 (the temperature difference) assumes a value 5 (15 - 10).

Multipliceraren 601 alstrar nu ett värde 2,5, som adderas i summeraren 598 till ett värde 10 (från z-blocket 592) för att åstadkomma en signal med vär- det 12,5 i punkten 578. Under nästa iteration hoppar temperaturen till ett värde 20 och summeraren 589 alstrar ett utvärde 7,5 (dvs. 20 minus 12,5). Multiplice- raren 601 tar 1/2 av detta värde och tillför resultatet 3,75 till summeraren 598, som adderar detta tal till talet 12,5, vilket ger ett värde i punkten 578 av 16,25.The multiplier 601 now generates a value 2.5, which is added in the summer 598 to a value 10 (from the z-block 592) to produce a signal with the value 12.5 at point 578. During the next iteration, the temperature jumps to a value And the summator 589 generates an outside value of 7.5 (i.e., 20 minus 12.5). The multiplier 601 takes 1/2 of this value and adds the result 3.75 to the summator 598, which adds this number to the number 12.5, which gives a value in point 578 of 16.25.

Vid nästa iteration, efter det att temperaturen har stabiliserats vid 20, är värdet 3,75 i punkten 593 (dvs. 20 minus 16,25), varav 1/2 adderas till värdet 16,25 i punkten 578 av multipliceraren 601 och summeraren 598, vilket ger [i 23 468 059 18,125. Denna process fortsätter, vid vilken skillnaden mellan värdet i punkten 578 och temperaturen i stationärt tillstånd (dvs. 20) divideras med 2 och adde- ras till värdet i punkten 578. Med andra ord tar summerarna 589 och 598, till- sammans med multipliceraren 601, hälften av skillnaden mellan punkterna 578 och 588 och adderar denna hälft till punkten 578 vid varje iteration. I detta exem- pel är följden av värden i punkten 578 10, 12,5, 16,25 och 18,125.At the next iteration, after the temperature has stabilized at 20, the value is 3.75 at point 593 (ie 20 minus 16.25), of which 1/2 is added to the value 16.25 at point 578 of the multiplier 601 and the summator 598 , which gives [i 23 468 059 18.125. This process continues, in which the difference between the value at point 578 and the temperature at steady state (ie 20) is divided by 2 and added to the value at point 578. In other words, the sums 589 and 598, together with the multiplier 601 , half of the difference between points 578 and 588 and adds this half to point 578 at each iteration. In this example, the sequence of values in paragraphs 578 is 10, 12.5, 16.25 and 18.125.

Denna process tvingar värdet i punkten 578 att följa temperaturen i sta- tionärt tillstånd på linjen 588, men med en tidsfördröjning: det första utvärdei (i punkten 578) antar ej omedelbart temperaturen i stationärt tillstånd, utan närmar sig gradvis temperaturen i stationärt tillstånd i steg om 1/2 av den föreliggande skillnaden. Den verkliga tiden för fördröjningen bestäms av tids- konstanten. On tidskonstanten vore 0,1 i stället för 0,5 såsom antages ovan, skulle de successiva värdena i punkten 578 vara 10, 10,5, 10,95 och 11,1 i stället för den sekvens som beräknats ovan. En mindre tidskonstant förorsakar sålunda en större fördröjning och bringar signalen i punkten 578 att ta längre tid för att nå det slutliga värdet i stationärt tillstånd. Utvärdet från det första fördröjningsnätverket, i punkten 578, kommer att kallas en första för- dröjningstemperatur, och matas till ett lednätverk 618, vilket nu skall förklaras.This process forces the value at point 578 to follow the steady state temperature on line 588, but with a time delay: the first evaluation (at point 578) does not immediately assume the steady state temperature, but gradually approaches the steady state temperature in steps about 1/2 of the present difference. The actual time for the delay is determined by the time constant. If the time constant were 0.1 instead of 0.5 as assumed above, the successive values at point 578 would be 10, 10.5, 10.95 and 11.1 instead of the sequence calculated above. A smaller time constant thus causes a greater delay and causes the signal at point 578 to take longer to reach the final value in the steady state. The value from the first delay network, in point 578, will be called a first delay temperature, and will be fed to a lead network 618, which will now be explained.

Den första fördröjningstemperaturen multipliceras i multipliceraren 605 med en konstant på linjen 607, som är approximativt - 0,94, såsom anges i fig. 19. Konstanten subtraheras även från 1,0 i summeraren 609 och resultatet, om- kring 1,94, multipliceras i multipliceraren 613 med temperaturen i stationärt tillstånd på linjen 611. Utvärdena från multiplicerarna 605 och 613 adderas i summeraren 614, vilket ger en signal på linjen 615. Denna signal tjänar som led signal, vilken underrättar det andra fördröjningsnätverket om uppförandet hos temperaturen i stationärt tillstånd: signalen är lika med (1,94 x temperaturen stationärt tillstånd) minus (0,94 x första fördröjningstemperaturen), och domi- neras sålunda av temperaturen i stationärt tillstånd.The first delay temperature is multiplied in the multiplier 605 by a constant on the line 607 which is approximately - 0.94, as shown in Fig. 19. The constant is also subtracted from 1.0 in the summer 609 and the result, about 1.94, is multiplied in the multiplier 613 with the temperature in the steady state on line 611. The values from the multipliers 605 and 613 are added in the summator 614, which gives a signal on the line 615. This signal serves as a led signal, which notifies the second delay network of the behavior of the temperature in the steady state : the signal is equal to (1.94 x the steady state temperature) minus (0.94 x first delay temperature), and is thus dominated by the steady state temperature.

Ledsignalen på linjen 615 tillförs till ett andra fördröjningsnätverk, som börjar i punkten 579. Det andra fördröjningsnätverket har en mindre tids- konstant på linjen 620 men annars fungerar det som det första fördröjningsnät- verket. Därför utsätts utvärdet, som är den uppskattade temperaturen hos en komponent (hölje, hål, eller liv) under en transient, för två fördröjningsnät- verk liksom för lednätverket i blocket 16. Hela nätverket är ett fördröjnings- led-fördröjningsnätverk.The lead signal on line 615 is applied to a second delay network, which begins at point 579. The second delay network has a smaller time constant on line 620 but otherwise functions as the first delay network. Therefore, the output value, which is the estimated temperature of a component (casing, hole, or life) below a transient, is exposed to two delay networks as well as to the hinge network in block 16. The entire network is a delay hinge-delay network.

Den föregående diskussionen avseende högtrycksturbinens spelrumsregle- ring, har visat hur rotor- och höljeförskjutning beräknas för stationära 468 059 2, tillstånd baserat på kärnvarvtal, tryck och temperaturer, för vilka rotorn och höljet utsätts. Vidare har diskussionen visat att transientförskjutning för rotorn och höljet, som uppträder, när motorn underkastas accelerationer eller retardationer, kan beräknas baserat på uppförandet med tiden hos de beräknade temperaturerna i stationärt tillstånd hos dessa komponenter. Dessa transientbe- räkningar sker i fördröjningsnätverket 266 i fig. 7 och 12.The foregoing discussion of the high pressure turbine clearance regulation has shown how rotor and casing offsets are calculated for stationary 468 059 2, conditions based on core speeds, pressures and temperatures to which the rotor and casing are exposed. Furthermore, the discussion has shown that transient displacement of the rotor and the casing which occurs when the motor is subjected to accelerations or decelerations can be calculated based on the behavior with time of the calculated steady state temperatures of these components. These transient calculations take place in the delay network 266 in Figs. 7 and 12.

Tidskonstanterna i fördröjningsnätverket modifieras under transienter som reaktion på utvalda driftparametrar, såsom de som matar blocket 260 i fig. 17 och matar blocket 393 i fig. 12. Denna diskussion kommer nu att behandla arbets- sättet hos ventilregulatorblocket 129 i fig. 4 och 16.The time constants in the delay network are modified under transients in response to selected operating parameters, such as those that feed block 260 in Fig. 17 and feed block 393 in Fig. 12. This discussion will now address the operation of the valve regulator block 129 in Figs. 4 and 16.

(H) Ventilregulatordynamik (fig. 16).(H) Valve regulator dynamics (Fig. 16).

Ventilregulatorblocket visas mera i detalj i fig. 16. Information avseen- de den sannolika tillförlitligheten hos utvalda sensorer matas till ett para- meterstatus-block 630. Sensorerna i fråga är sådana som anger total lufttempe- ratur hos den i motorn inkommande luften, omgivande lufttryck, kompressorut- släppstemperatur, och lågtrycksturbinens inloppstemperatur. Dessa data avseende sensortillförlitlighet ges av andra apparater, som är i och för sig kända. Data för varje sensor är en digital signal representerande ett tal. Värdet på talet anger den väntade graden av tillförlitlighet hos data, som erhålls från resp. sensor. Inom den här avsedda tekniken benämns dessa data valstatusparametrar (selection stator parameters), fortsättningsvis benämnda SST-parametrar (SST).The valve regulator block is shown in more detail in Fig. 16. Information regarding the probable reliability of selected sensors is fed to a parameter status block 630. The sensors in question are those which indicate the total air temperature of the air entering the engine, ambient air pressure. , compressor discharge temperature, and low pressure turbine inlet temperature. These sensor reliability data are provided by other devices, which are known per se. Data for each sensor is a digital signal representing a number. The value of the number indicates the expected degree of reliability of the data obtained from resp. sensor. In the technology referred to here, these data are called selection stator parameters, hereinafter referred to as SST parameters (SST).

SST-parametrarna tillförs till en sanningstabell visad i fig. 17, som re- presenterar det arbetssätt, vilket blocket 630 i fig. 16 har. I kolumn 700 i fig. 17 sker en förfrågan om huruvida SST för lågtrycksturbinens inloppstempera- tursensor är lika med 4 eller 7. Om SST är lika med 4 eller 7 blir svaret T (true) dvs. sann, och om detta ej är fallet F (false), dvs. falskt. I spalt 701 sker förfrågan med avseende på SST för sensorn för kompressorutsläppstemperatur.The SST parameters are applied to a truth table shown in Fig. 17, which represents the mode of operation of block 630 in Fig. 16. In column 700 in Fig. 17, a request is made as to whether the SST of the low-pressure turbine inlet temperature sensor is equal to 4 or 7. If the SST is equal to 4 or 7, the answer is T (true), ie. true, and if this is not the case F (false), ie. false. In column 701, an inquiry is made with respect to the SST of the compressor emission temperature sensor.

Om SST är lika med 4 eller 7, blir svaret T, om inte blir svaret F. On svaret är obestämt, dvs. om svaret varken är T eller F (ett "gör det samma"-tillstånd), erhåi 1 s ett x.If SST is equal to 4 or 7, the answer becomes T, if not the answer becomes F. On the answer is indefinite, ie. if the answer is neither T nor F (a "do the same" state), then 1 s gets an x.

Spalten 702 frågar om SST för omgivningstrycksensorerna överskrider 13, medan spalten 703 gör en liknande förfrågan beträffande SST hos sensorn för total lufttemperatur.Column 702 asks if the SST of the ambient pressure sensors exceeds 13, while the column 703 makes a similar request regarding the SST of the total air temperature sensor.

De individuella värdena i varje rad 705-709 utsätts för en logisk ELLER- operation, vilket innebär att förfrågan sker huruvida åtminstone ett sant svar föreligger i raden, och resultatet ges i kolumnen 704. Det sanna svaret i cir- keln 710 ger exempelvis raden 707 ett ELLER-värde T (dvs. sann) såsom anges i spalt 704. I motsats härtill ger frånvaron av ett sant svar i raden 709 denna 468 059 25 rad ett ELLER-värde F, falskt. Sann-värdet anger att sensordata ej anses till- räckligt tillförlitliga, och såsom förklaras nedan, ställer regleranordningen ventilen 134 i fig. 1 till ett "fail-safe"-läge.The individual values in each row 705-709 are subjected to a logical OR operation, which means that the query is made as to whether at least one true answer is present in the row, and the result is given in column 704. The true answer in circle 710 gives, for example, row 707 an OR value T (ie true) as indicated in column 704. In contrast, the absence of a true answer in line 709 gives this line an OR value F, false. The true value indicates that the sensor data is not considered sufficiently reliable, and as explained below, the control device sets the valve 134 in Fig. 1 to a "fail-safe" position.

Baserat på spalten 704 drivs förbikopplingsströmställaren 633 i fig. 16 till det visade "sanna" läget när svaret i spalt 704 i fig. 17 har ett sant värde. I denna situation visas styrslingan med den streckade linjen 636 i fig. 16 och det efterfrågade ventilläget erhålls från summeraren 639. Ett kylventil- läge av 0 % från blocket 642, tillförs till summeraren 639, varifrån subtraheras det tidigare värdet för det efterfrågade ventilläget, som erhålles av x-blocket 645. Värdet hos den resulterande signalen på linjen 650 begränsas av max- och min-väljare 653 och 656, vilka begränsar signalen mellan värdena +22,222 och -22,222, såsom visas i fig. 19. Den resulterande begränsade signalen tillförs till summeraren 660 i fig. 16, till vilken adderaras det tidigare värdet hos ventilsignalen, som erhålls från z-blocket 663. Summeraren 660 och z-blocket 663 verkar som en integrator, som integrerar den av max-väljaren 656 alstrade signalen. Följaktligen bestäms ventilläget av utvärdet från summeraren 639.Based on the slot 704, the bypass switch 633 in Fig. 16 is driven to the "true" position shown when the answer in slot 704 in Fig. 17 has a true value. In this situation, the control loop is shown by the broken line 636 in Fig. 16 and the requested valve position is obtained from the summer 639. A cooling valve position of 0% from block 642 is supplied to the summer 639, from which the previous value of the requested valve position is subtracted. is obtained by the x-block 645. The value of the resulting signal on line 650 is limited by max and min selectors 653 and 656, which limit the signal between the values +22,222 and -22,222, as shown in Fig. 19. The resulting limited signal is applied to the summer 660 of Fig. 16, to which is added the previous value of the valve signal obtained from the z-block 663. The summer 660 and the z-block 663 act as an integrator which integrates the signal generated by the max-selector 656. Consequently, the valve position is determined by the output value from the summer 639.

Ingen kylning tillförs till höljet och höljet antar sin maximala diameter, som är ett "fail-safe"-läge. _ On omkopplaren 33 är i det "falska" läget, angivande att ett tillräck- ligt antal sensorer antas arbeta tillförlitligt, behandlas stator-felsignalen på linjen 670 enligt följande. Felsignalen multipliceras av en förstärkningsfunk- tion i blocket 673. Förstärkningsfunktionen ger olika inverkan på olika värden av statorfelet. Ett statorfel av 0,5 mm (20 mil) kan exempelvis medföra att ut- signalen från förstärkningsblocket blir 50 enheter, medan ett fel av 0,025 mm (en mil) kan medföra en oproportioneligt liten utsignal, såsom en enhet. Ett resultat blir att det större felet 0,2 mm (20 mil) medför en större reaktion (50 enheter).No cooling is applied to the housing and the housing assumes its maximum diameter, which is a "fail-safe" mode. If the switch 33 is in the "false" position, indicating that a sufficient number of sensors are assumed to operate reliably, the stator error signal on line 670 is processed as follows. The error signal is multiplied by a gain function in block 673. The gain function gives different effects on different values of the stator fault. A stator fault of 0.5 mm (20 miles) can, for example, cause the output signal from the gain block to be 50 units, while a fault of 0.025 mm (one mile) can cause a disproportionately small output signal, such as one unit. One result is that the larger error of 0.2 mm (20 miles) causes a larger reaction (50 units).

En minimum-väljare 674 väljer därpå mellan minimum av signalen från blocket 676 och utsignalen från förstärkningsblocket 673, varigenom utsignalen från förstärkningsblocket begränsas till ett övre högsta värde, nämligen det i blocket 676. Utsignalen från minimum-väljaren 674 matas till en multiplicerare 679, där den multipliceras med en i blocket 682 ingående konstant, varvid fel- signalen omvandlas till de för ventilinställning nödvändiga rätta enheterna.A minimum selector 674 then selects between the minimum of the signal from the block 676 and the output of the gain block 673, thereby limiting the output of the gain block to an upper highest value, namely that in block 676. The output of the minimum selector 674 is fed to a multiplier 679, where it is multiplied by a constant included in block 682, whereby the error signal is converted into the correct units necessary for valve adjustment.

Konstanten omvandlar statorfelets enheter till ventillägesenheter (dvs. läget hos en ventilskiva eller -öppning) på grund av att ett givet statorfel kräver en given mängd kylluft, som erhålles medelst en ventil med ett givet ventilskivlä- ge.The constant converts the stator fault units into valve position units (ie the position of a valve disc or orifice) because a given stator fault requires a given amount of cooling air, which is obtained by means of a valve with a given valve disc position.

Till multipliceraren 679 matas även utsignalen från ett filter, som ingår i det streckade blocket 684. Filtret tjänar till att filtrera ut högfrekvensbrus 468 059 26 som skulle kunna uppträda i statorfelsignalen. Ett exempel kommer att åskådlig- göra filtrets 684 arbetssätt.The output signal from a filter included in the dashed block 684 is also fed to the multiplier 679. The filter serves to filter out high frequency noise 468 059 26 which could occur in the stator error signal. An example will illustrate the filter's 684 operation.

I stationärt tillstånd kommer signalerna på linjerna 670 och 685 att vara lika. Utsignalen från summeraren 688 kommer sålunda att vara noll och multipli- ceraren 690 gör inget för att ändra signalen på linjen 685. On ett hopp i statofelet emellertid uppträder frågar filtret i själva verket om hoppet representerar en verklig statorfelsökning eller en falsk brussignal.In the steady state, the signals on lines 670 and 685 will be the same. Thus, the output of the summator 688 will be zero and the multiplier 690 does nothing to change the signal on line 685. However, when a jump in the stato error occurs, the filter actually asks if the jump represents a real stator troubleshooting or a false noise signal.

Antag att den tidigare felsignalen var 0,25 mm (10 mil), och att felsig- nalen nu hoppar till 0,5 mm (20 mil). Utvärdet från summeraren 688 är nu 0,25 mm (0,5 - 0,25). Blocket 693 och multipliceraren 690 multiplicerar denna utsignal med en bråkdel, som antas vara 0,10, vilket ger en signal 0,025 (0,25 x 0,10) på linjen 694, som adderas till den tidigare felsignalen 0,25 m i summeraren 696.Assume that the previous error signal was 0.25 mm (10 miles), and that the error signal now jumps to 0.5 mm (20 miles). The value from the summer 688 is now 0.25 mm (0.5 - 0.25). Block 693 and multiplier 690 multiply this output by a fraction, which is assumed to be 0.10, giving a signal 0.025 (0.25 x 0.10) on line 694, which is added to the previous error signal 0.25 m in the summer 696.

Resultatet blir en signal av 0,275 på linjen 685, som reaktion på en felsignal av 0,5 på linjen 670: den stora felsignalen har reducerats. On den stora felsig- nalen kvarstår kommer signalen på linjen 685 att gradvis närma sig felsignalens värde. On den stora felsignalen försvinner, vilket sker om orsaken var falska faktorer, kommer signalen på linjen 685 att gradvis att anta det ursprungliga värdet 0,25 på linjen 670.The result is a signal of 0.275 on line 685, in response to an error signal of 0.5 on line 670: the large error signal has been reduced. If the large error signal remains, the signal on line 685 will gradually approach the value of the error signal. If the large error signal disappears, which happens if the cause was false factors, the signal on line 685 will gradually assume the initial value 0.25 on line 670.

Blocket 684 verkar sålunda som ett filter på grund av att det förhindrar snabba (dvs. högfrekvens-) hopp i statorfelet från att sprida sig förbi multi- pliceraren 679. Den av pilen 695 indikerade slingan kommer nu att beröras.The block 684 thus acts as a filter because it prevents fast (ie high frequency) jumps in the stator fault from spreading past the multiplier 679. The loop indicated by the arrow 695 will now be touched.

Max- och min-väljarblocken 712 och 713 mottar vardera en marginalsignal på en resp. linje 651 och 650. Varje marginalsignal representerar skillnaden mellan den sist efterfrågade ventilpositionen, erhållen från ett respektive z- block 645 eller 646, och gränser från blocken 642 och 643. En gräns, i blocket 643, representerar ett maximalt tillåtet ventilläge, medan den andra gränsen, i blocket 642, representerar ett minimalt tillåtet ventilläge. Marginalerna be- gränsar sålunda signalen på linjen 715 genom max- och min-väljarblocken 712 och 713.The max and min selector blocks 712 and 713 each receive a marginal signal of a resp. lines 651 and 650. Each margin signal represents the difference between the last requested valve position, obtained from a respective z-block 645 or 646, and boundaries from blocks 642 and 643. One boundary, in block 643, represents a maximum allowable valve position, while the other the limit, in block 642, represents a minimum allowable valve position. The margins thus limit the signal on line 715 through the max and min selector blocks 712 and 713.

Marginalerna begränsar ventilhastigheten när ventilen närmar sig antingen maximum- eller minimumlägena. Om exempelvis det efterfrågade ventilläget vore mycket nära det maximala läget skulle den av summeraren 639A alstrade skillnaden vara mycket liten, varför det av min-väljarblocket 712 tillåtna ventilläget skulle uppvisa samma lilla skillnad.The margins limit the valve speed when the valve approaches either the maximum or minimum positions. For example, if the requested valve position were very close to the maximum position, the difference generated by the summer 639A would be very small, so that the valve position allowed by the min selector block 712 would have the same small difference.

På liknande sätt begränsar max- och min-väljarblocken 653 och 656 signalen på linjen 715, men av ett annat skäl. Dessa senare block förhindrar att den efterfrågade ventilhastigheten, som erhålles från styrsystemet på linjen 715, överskrider den snabbaste rörelsehastighet, som kan uppnås med ventilen: U 468 G59 styranordningen tillåts ej efterfråga en ventilrörelsehastighet, som ventilen e kan uppnå.Similarly, the max and min selector blocks 653 and 656 restrict the signal on line 715, but for a different reason. These latter blocks prevent the requested valve speed obtained from the control system on line 715 from exceeding the fastest movement speed that can be achieved with the valve: the control device is not allowed to demand a valve movement speed that the valve e can achieve.

Utsignalen från maximum-väljaren 656 matas till z-blocket 717 och till summeraren 660. Det torde framhållas att denna utsignal, ehuru tidigare beskriven som ett ventilskivläge, i själva verket representerar en hastighet ho ventilskivan. Signalen tillförs till en i och för sig känd servomotor, och så länge som signalen ligger an manövrerar servomotorn ventilskivan. Hastigheten beror på signalstorleken. Z-blocket åstadkommer följaktligen en hastighetsänd- ringstakt, som är en acceleration. Därför för linjen en signal, som indikerar ventilskiv- eller ventilöppningsacceleration.The output signal from the maximum selector 656 is fed to the z-block 717 and to the summer 660. It should be noted that this output signal, although previously described as a valve disc position, in fact represents a speed ho the valve disc. The signal is applied to a servomotor known per se, and as long as the signal is on, the servomotor operates the valve disc. The speed depends on the signal size. The Z-block consequently produces a rate of change of speed, which is an acceleration. Therefore, the line carries a signal indicating valve disc or valve orifice acceleration.

Denna accelerationssignal modifierar signalen från multipliceraren 679 enligt följande. Ett bråkdelsvärde förs på linjen 719, baserat på HPTCMOD, som är den av blocket 393 i fig. 12 alstrade signalen. HPTCMOD är den signal, som modifierar höljets tidskonstanter, såsom diskuterats ovan under titeln "(D) Högtrycksturbinens höljetemperatur (fig. 10)". Bråkdelsvärdet på linjen 719 tillför en del av den tidigare accelerationen, erhållen från z-blocket 720, til summereraren 721, där skillnaden mellan de två accelerationerna erhålls på linjen 722. Skillnaden adderas till det tidigare värdet i summeraren 723 och resultatet subtraheras i summeraren 724.This acceleration signal modifies the signal from the multiplier 679 as follows. A fractional value is passed on line 719, based on HPTCMOD, which is the signal generated by block 393 in Fig. 12. HPTCMOD is the signal that modifies the casing time constants, as discussed above under the heading "(D) High pressure turbine casing temperature (Fig. 10)". The fractional value on line 719 supplies a portion of the previous acceleration, obtained from the z-block 720, to the summer 721, where the difference between the two accelerations is obtained on the line 722. The difference is added to the previous value in the summer 723 and the result is subtracted in the summer 724.

Ett sätt att betrakta den just beskrivna modifikationen är att beräkning en i det streckade blocket 725 tjänar till att anpassa den efterfrågade accele- rationen, alstrad av max-väljarblocket 656, till den acceleration, som höljet kan underkastas, baserat på dess föreliggande tidskonstanter. On för stor acce- leration efterfrågas tjänar summerarens 723 utsignal till att reducera den efterfrågade accelerationen, alstrad av max-väljaren 656, på grund av den i sm meraren 725 uppträdande subtraktionen.One way of considering the modification just described is that calculation one in the dashed block 725 serves to adapt the requested acceleration, generated by the maximum selector block 656, to the acceleration to which the housing can be subjected, based on its present time constants. If too much acceleration is requested, the summer 723's output signal serves to reduce the requested acceleration, generated by the max selector 656, due to the subtraction occurring in the cm 725.

(I) Översikt över lågtrycksturbinsysstemet (fig. 20).(I) Overview of the low pressure turbine system (Fig. 20).

Denna diskussion kommer nu att beröra ett styrsystem, som används för a styra spelrummet 740 i fig. 1A mellan lågtrycksturbinen 18 och lågtrycksturbin höljet 744. En fläktavtappning liknande den som används för högtrycksturbinen används, såsom antyds i fig. 1A.This discussion will now relate to a control system used to control the clearance 740 in Fig. 1A between the low pressure turbine 18 and the low pressure turbine housing 744. A fan drain similar to that used for the high pressure turbine is used, as indicated in Fig. 1A.

Fig. 20 är en översikt över systemet, med liknande innehåll som fig. 4.Fig. 20 is an overview of the system, with similar contents as Fig. 4.

Blocket 753 i fig. 20 beräknar den önskade storleken på spelrummet 240 i fig. 1A, baserat på fläktvarvtal. Fläktvarvtal används i fig. 20, i motsats till de i fig. 4 använda verkliga kärnvarvtalet, på grund av att fläkten 21 i fig. 1A fästad vid samma axel som lågtrycksturbinen 18, och benämningen “fläktvarvtal“ är ett accepterat begrepp inom den här aktuella tekniken för varvtalet hos låg trycksdelen, som innefattar fläkten 21, förstärkaren 6 och lågtrycksturbinen 1 468 ösa, 28 Blocket 756 beräknar rotorförskjutning baserat på fyra ingångsparametrar: fläktvarvtal; temperaturen hos den hålighet 757, i vilken rotorskivan 758 i fig. 1A är belägen; lågtrycksturbininloppets totala temperatur; samt lågtrycksturbin- inloppets statiska temperatur. Dessa fyra parametrar är analoga med de fyra pa- rametrarna som används av blocket 107 i fig. 4, för högtrycksrotorförskjutning- en: fläktvarvtalet är analogt med kärnvarvtalet; lågtrycksturbininloppets tryck är analogt med kompressorutloppets statiska tryck på grund av att vardera utövar tryck på sitt resp. turbinhölje; lågtrycksturbininloppets temperatur är analog med högtrycksturbininloppets temperatur; och hålrumstemperaturen är analog med kompressorutsläppets temperatur, på grund av att det senare används för att rena högtrycksturbinhålrummet, såsom beskrivits ovan. 2 Utsignalen hos blocket 756 i fig. 20 anger rotorförskjutning, som adde- ras i summeraren 764 till det önskade spelrummet från blocket 753, varifrån subtraheras det kalla spelrummet i blocket 767. Utsignalen från summeraren 764 är det efterfrågade höljeläget.Block 753 in Fig. 20 calculates the desired size of clearance 240 in Fig. 1A, based on fan speed. Fan speed is used in Fig. 20, in contrast to the actual core speed used in Fig. 4, because the fan 21 in Fig. 1A is attached to the same shaft as the low pressure turbine 18, and the term "fan speed" is an accepted term in the present invention. the low pressure part technology, which includes the fan 21, the amplifier 6 and the low pressure turbine 1 468 bucket, 28 Block 756 calculates rotor displacement based on four input parameters: fan speed; the temperature of the cavity 757 in which the rotor disk 758 of Fig. 1A is located; total temperature of the low pressure turbine inlet; and the static temperature of the low-pressure turbine inlet. These four parameters are analogous to the four parameters used by block 107 in Fig. 4, for the high pressure rotor displacement: the fan speed is analogous to the core speed; the pressure of the low-pressure turbine inlet is analogous to the static pressure of the compressor outlet due to the fact that each exerts pressure on its respective turbine housing; the temperature of the low pressure turbine inlet is analogous to the temperature of the high pressure turbine inlet; and the cavity temperature is analogous to the compressor discharge temperature, because the latter is used to clean the high pressure turbine cavity, as described above. The output of block 756 in Fig. 20 indicates rotor displacement, which is added in the summator 764 to the desired clearance from block 753, from which the cold clearance in block 767 is subtracted. The output of summator 764 is the requested housing position.

Höljets avvikelse från detta efterfrågade läge fastställs i summeraren 770, som beräknar höljefelet. Insignalen på linjen 772 till summeraren 770 är statorförskjutning, som beräknas i blocket 774 baserat på de fyra nämnda ingångsparametrarna. Ãterstoden av fig. 20 är analog med återstoden av fig. 4 och den ovanstående diskussionen i sektionen “(A) Systemöversikt“ är tillämplig.The deviation of the casing from this requested position is determined in the summer 770, which calculates the casing error. The input signal on the line 772 to the summer 770 is stator offset, which is calculated in block 774 based on the four mentioned input parameters. The remainder of Fig. 20 is analogous to the remainder of Fig. 4 and the above discussion in the "(A) System Overview" section is applicable.

Fig. 21 som beräknar rotorförskjutning för lågtrycksturbinen kommer att jämföras med fig. 5, som beräknar rotorförskjutning för högtrycksturbinen. Bloc- ket 771 i fig. 21 beräknar bladvärmeförskjutning, vilken är turbinbladens for- längning på grund av temperaturändringar. Insignalen på linjen 772 är bladten- peratur, som kommer att befinna sig vid eller nära lågtrycksturbininloppets temperatur, vilken är den uppmätta parametern på linjen 772. Beräkningen av bladtemperatur är enklare än den för blocket 192 i fig. 5 gjorda beräkningen r grund av att i fig. 5 bladtemperaturen är en funktion både av kylluft och av se förbränningsgaser, som träffar bladen. Ingen sådan kylning sker för lågtrycks- turbinbladen vid den föredragna utföringsformen, varför beräkningen i fig. 21 ar enklare. On bladkylning användes kan emellertid beräkningen i fig. 5 anvancas.Fig. 21 which calculates the rotor displacement of the low pressure turbine will be compared with Fig. 5 which calculates the rotor displacement of the high pressure turbine. Block 771 in Fig. 21 calculates blade heat displacement, which is the elongation of the turbine blades due to temperature changes. The input signal on line 772 is blade temperature, which will be at or near the temperature of the low pressure turbine inlet, which is the measured parameter on line 772. The calculation of blade temperature is simpler than the calculation made for block 192 in Fig. 5 due to Fig. 5 the blade temperature is a function both of cooling air and of see combustion gases hitting the blades. No such cooling takes place for the low-pressure turbine blades in the preferred embodiment, so that the calculation in Fig. 21 is simpler. If blade cooling is used, however, the calculation in Fig. 5 can be used.

Baserat på fyra parametrar, nämligen fläktvarvtal, temperatur hos hålrum- met 757 i fig. 1A, som innehåller lågtrycksturbinen, lågtrycksturbininloppets tryck, och lågtrycksturbininloppets temperatur, räknar blocket 775 i fig. 21 följande: temperaturen hos nav och kant, (som motsvarar begreppen hål och liv i fig. 35), på linjen 777, och nav- och kantförskjutningen baserat på temperatur- erna. Ü 468 059 Temperaturen på linjen 777 används av blocket 780 för att beräkna rotor- materialets elasticitetsmodul. Vidare beräknar blocket 782 ändringen i elasti- citetsmodulen hos turbinbladen. Dessa moduländringar adderas i summeraren 785, som matar multipliceraren 788, som multiplicerar summan av kärnvarvtalet i kvadrat på linjen 790. Multipliceraren 788 utför en liknande funktion som multi- pliceraren 173 i fig. 5.Based on four parameters, namely fan speed, cavity temperature 757 in Fig. 1A, which contains the low pressure turbine, low pressure turbine inlet pressure, and low pressure turbine inlet temperature, block 775 in Fig. 21 calculates the following: hub and edge temperature, (corresponding to the holes) and life in Fig. 35), on line 777, and the hub and edge displacement based on the temperatures. Ü 468 059 The temperature on line 777 is used by block 780 to calculate the modulus of elasticity of the rotor material. Furthermore, block 782 calculates the change in the modulus of elasticity of the turbine blades. These module changes are added to the summer 785, which feeds the multiplier 788, which multiplies the sum of the core speeds squared on line 790. The multiplier 788 performs a similar function as the multiplier 173 in Fig. 5.

En beräkning av elasticitetsmodulen för turbinbladen sker i fig. 21, men sker inte i fig. 5 för högtrycksturbinen. Ett skäl är att lågtrycksbladen är mycket längre än högtrycksturbinbladen, varför bladens förlängning på grund av centrifugalkraft är större än i fallet med högtrycksturbinen.A calculation of the modulus of elasticity of the turbine blades takes place in Fig. 21, but does not take place in Fig. 5 for the high-pressure turbine. One reason is that the low-pressure blades are much longer than the high-pressure turbine blades, which is why the elongation of the blades due to centrifugal force is greater than in the case of the high-pressure turbine.

Centrifugalförskjutningen från multipliceraren 788 adderas till bladets värmeförskjutning från blocket 771 i summeraren 793, och en signal avges på lin- jen 795, som är en signal (RRD) indikerande snabb rotorförskjutning, såsom i fig. 5. Signalen benämns snabb rotorförskjutning på grund av att förskjutningen utträder nästan ögonblickligen som rotoravtalet ökar: centrifugalförskjutning är ögonblicklig, och turbinbladen följer temperaturen hos de i turbinen inkom- mande så snabbt att bladvärmetillväxten, som beräknas i blocket 770, kan anses som nästan ögonblicklig.The centrifugal displacement from the multiplier 788 is added to the heat displacement of the blade from the block 771 in the summer 793, and a signal is emitted on line 795, which is a signal (RRD) indicating rapid rotor displacement, as in Fig. 5. The signal is called rapid rotor displacement because the displacement occurs almost instantaneously as the rotor contract increases: centrifugal displacement is instantaneous, and the turbine blades follow the temperature of those entering the turbine so fast that the blade heat growth, calculated in block 770, can be considered almost instantaneous.

Snabb rotorförskjutning adderas i summeraren 798 till skivans värmeför- skjutning, vilket ger den verkliga förskjutningen hos hela rotorn på linjen 800, vilken linje även visas i fig. 20. Beräkningen av blocket 775 i fig. 21 kommer nu att beröras.Rapid rotor displacement is added in the summer 798 to the heat displacement of the disc, which gives the actual displacement of the whole rotor on line 800, which line is also shown in Fig. 20. The calculation of block 775 in Fig. 21 will now be touched upon.

Arbetssättet hos ett liknande block 209 i fig. 6 förklaras i ovanstående diskussion under rubriken "(B) Högtrycksturbinens rotorförskjutning, översikt (fig. 6)". I likhet med högtrycksturbin-situationen, visad i fig. 7, används två tidskonstanter (i blocken 865 och 868) i fig. 23 för lågtrycksskivan, en för ett kantområde och en för ett navområde. För lågtrycksturbinen anses navområdet sluta i punkten 3180 i fig. 35, som ligger på ett värde av ______på skalan 0 till 100 i figuren, i motsats till slutpunkten för hålet för högtrycksturbinen, som ligger på ett värde av 40 enheter, såsom angivits ovan.The operation of a similar block 209 in Fig. 6 is explained in the above discussion under the heading "(B) High pressure turbine rotor displacement, overview (Fig. 6)". Similar to the high pressure turbine situation shown in Fig. 7, two time constants (in blocks 865 and 868) are used in Fig. 23 for the low pressure disk, one for an edge region and one for a hub region. For the low pressure turbine, the hub area is considered to end at point 3180 in Fig. 35, which is at a value of ______ on a scale of 0 to 100 in the figure, as opposed to the end point of the hole for the high pressure turbine, which is at a value of 40 units, as indicated above.

Såsom i fig. 7 för högtrycksturbinen beräknas en effektparameter i fig. 23 på linjen 850, i likhet med på linjen 246 i fig. 7 och effektparametern är er indikator på isolationsförmågan (eller omvänt värmeledningsförmågan) hos den trycksatta luften runt skivan. Tät, het högtrycksluft, vid en hög temperatur såsom anges med parametrarna på linjerna 853 och 856, kommer exempelvis att sträva att uppvärma skivan snabbare när fläktvarvtalet på linjen 859 är högt på grund av att den relativa rörelsen mellan skivan och luften åstadkommer en skrubbande verkan, som underlättar värmeöverföring. 468 059 30 Utgången från blocket 862 i fig. 23 är ett par modifierare, en för varje tidskonstant på skivan, vilka ingår i blocken 865 och 868. Såsom diskuterats ovan i samband med högtrycksturbinen förutsätter den använda värmeöverförings- modellen ett andra ordningens system med två tidskonstanter, nämligen en snabb tidskonstant och en långsam tidskonstant. Tidskonstanten är blocken 865 och 868 för lågtrycksturbinen är analoga med tidskonstanterna i blocken 250 och 252 i fig. 7 för högtrycksturbinen.As in Fig. 7 for the high pressure turbine, a power parameter is calculated in Fig. 23 on line 850, similar to line 246 in Fig. 7, and the power parameter is your indicator of the insulating capacity (or reverse thermal conductivity) of the pressurized air around the board. Dense, hot high pressure air, at a high temperature as indicated by the parameters on lines 853 and 856, will, for example, strive to heat the disc faster when the fan speed on line 859 is high due to the relative movement between the disc and the air producing an scrubbing effect. which facilitates heat transfer. The output of block 862 in Fig. 23 is a pair of modifiers, one for each time constant on the disk, which are included in blocks 865 and 868. As discussed above in connection with the high pressure turbine, the heat transfer model used assumes a second order system with two time constants, namely a fast time constant and a slow time constant. The time constant is blocks 865 and 868 for the low pressure turbine are analogous to the time constants in blocks 250 and 252 in Fig. 7 for the high pressure turbine.

' Blocket 820 i fig. 22 beräknar temperaturen i stationärt tillstånd hos turbinskivan 758 (dvs. för både nav och kant) i fig. 1A, som kommer att uppnås om de av parametrarna på ingångslinjerna 880 angivna arbetsförhållandena kvar- står. Fig. 24 visar beräkningen av nav- och kanttemperaturerna i stationärt tillstånd i närmare detalj.Block 820 in Fig. 22 calculates the stationary temperature of the turbine disk 758 (ie for both hub and edge) in Fig. 1A, which will be achieved if the operating conditions specified by the parameters on input lines 880 remain. Fig. 24 shows the calculation of the hub and edge temperatures in the steady state in more detail.

Kanttemperaturen påverkas inte bara av temperaturen hos luften i hålig- heten 757 i fig. 1A, utan även av värmeflödet från den turbinbladen träffande luften. Kanttemperaturen i stationärt tillstånd påverkas sålunda av signaler på båda linjerna 892 och 894 i fig. 24. Blocket 887 åstadkommer en faktor till mul- tipliceraren 890, som anger effektiviteten hos värmeöverföringen på grund av skrubbningsverkan mellan luften i håligheten 757 och skivan 758, och denna fak- tor är en funktion av fläktvarvtalet. Blocket 887 åstadkommer även en faktor till multipliceraren 884, som anger värmeflödeshastigheten från turbingaserna till kanten. Å andra sidan påverkas navtemperaturen huvudsakligen av hålighetens temperatur, och blocket 901 åstadkommer så en signal till multipliceraren 898, som anger effektiviteten hos värmeöverföringen mellan hålighetens luft och navet.The edge temperature is affected not only by the temperature of the air in the cavity 757 in Fig. 1A, but also by the heat flow from the turbine blades hitting the air. The edge temperature in the stationary state is thus affected by signals on both lines 892 and 894 in Fig. 24. Block 887 provides a factor to the multiplier 890 which indicates the efficiency of the heat transfer due to the scrubbing action between the air in the cavity 757 and the disk 758, and this factor is a function of the fan speed. Block 887 also provides a factor to multiplier 884, which indicates the heat flow rate from the turbine gases to the edge. On the other hand, the hub temperature is mainly affected by the temperature of the cavity, and the block 901 thus provides a signal to the multiplier 898, which indicates the efficiency of the heat transfer between the cavity air and the hub.

Temperaturen i stationärt tillstånd hos både nav och kant, beräknat i fig. 24 tillsammans med två tidskonstanter för vardera, från blocken 865 och 868 i fig. 23, matas till fördröjningsnätverket 825 i fig. 22, som visas i fig. 32 och som är identiskt med det visat i fig. 7 och 15 och som förklaras under rubriken “(G) Temperaturfördröjningsnätverk (fig. 15)" ovan.The steady state temperature of both the hub and the edge, calculated in Fig. 24 together with two time constants for each, from blocks 865 and 868 in Fig. 23, is fed to the delay network 825 in Fig. 22, which is shown in Fig. 32 and which is identical to that shown in Figs. 7 and 15 and explained under the heading "(G) Temperature delay network (Fig. 15)" above.

Utsignalen från fördröjningsnätverket 825 i fig. 22 matas till skivför- skjutningsblocket 830 om statusindikatorn 827 indikerar att motorn är i gång. On statusindikatorn indikerar att motorn ej är i drift beräknar blocket 830 skiv- temperaturen på samma sätt som beskrivits i fig. 9, i sektionen med titeln "(B) (1) (ii) Högtryckturbinskivans temperatur, motorn ej i gång (fig. 6 och 9)." Antingen motorn är i drift eller inte beräknar blocket 830 skivans för- skjutning och visas i mera detalj i fig. 25. Arbetssättet i fig. 25 liknar det i 468 059 31 fig. 8, med undantag av användningen av olika konstanter, såsom KLPCT2. Arbets- sättet i fig. 8 beskrivs i ovanstående sektion med titeln "(B)(l) Högtryckstur- binskivans värmeförskjutning (fig. 6)".The output of the delay network 825 in Fig. 22 is supplied to the disk offset block 830 if the status indicator 827 indicates that the engine is running. The status indicator indicates that the engine is not running, block 830 calculates the disc temperature in the same way as described in Fig. 9, in the section entitled "(B) (1) (ii) High pressure turbine disc temperature, engine not running (Fig. 6 and 9). " Either the motor is running or not, block 830 calculates the displacement of the disk and is shown in more detail in Fig. 25. The operation of Fig. 25 is similar to that of Fig. 8, except for the use of various constants, such as KLPCT2. The procedure of Fig. 8 is described in the above section entitled "(B) (l) Heat Shift of the High Pressure Turbine Board (Fig. 6)".

Föregående diskussion har förklarat hur lågtrycksmotorns förskjutning, på linjen 800 i fig. 21, beräknas. Denna diskussion kommer nu att betrakta beräk- ningen av lågtryckshöljets förskjutning.The foregoing discussion has explained how the displacement of the low pressure motor, on line 800 in Fig. 21, is calculated. This discussion will now consider the calculation of the displacement of the low pressure housing.

I fig. 26 adderas höljets värmeförskjutning, på linjen 940, till den för- skjutning, på linjen 943, som förorsakas av tryck inom höljet. I allmänhet är tryckförskjutningen en linjär funktion av lågtrycksturbinens inloppstryck och därmed medger multipliceringen av detta tryck med konstanten i blocket 947 beräkning av tryckförskjutningen.In Fig. 26, the heat displacement of the housing, on line 940, is added to the displacement, on line 943, which is caused by pressure within the housing. In general, the pressure offset is a linear function of the inlet pressure of the low pressure turbine and thus the multiplication of this pressure with the constant in block 947 allows calculation of the pressure offset.

Värmeförskjutningen beräknas såsom visas i fig. 27 - 30. I fig. 27 beräknar blocket 970 de två tidskonstanterna hos höljet baserat på kärnluft- flödet och kylluftflöde. Tidskonstanterna används av blocket 973 som beräknar verklig transient temperatur, som sänds till blocket 976, som använder den beräknade temperaturen för att beräkna verklig höljeförskjutning. Blocket 970 visas mera i detalj i fig. 28.The heat displacement is calculated as shown in Figs. 27-30. In Fig. 27, block 970 calculates the two time constants of the casing based on the core air flow and cooling air flow. The time constants are used by block 973 which calculates actual transient temperature, which is sent to block 976, which uses the calculated temperature to calculate actual envelope displacement. Block 970 is shown in more detail in Fig. 28.

Tidskonstanterna i blocken 1002 och 1004 har de i fig. 34 givna nominella värdena. Varje tidskonstant modifieras i fig. 28 av både kärnflöde och kylluft- flöde, av liknande skäl som tidskonstanterna i blocken 398 och 401 i fig. 12 modifieras av kärnflödet.The time constants in blocks 1002 and 1004 have the nominal values given in Fig. 34. Each time constant is modified in Fig. 28 by both core flow and cooling air flow, for similar reasons as the time constants in blocks 398 and 401 in Fig. 12 are modified by the core flow.

Båda tidskonstanterna i blocken 1002 och 1004 multipliceras med kärn- flödesmodifieraren i blocket 1022 för att alstra ett par första tidskonstant- produkter (TC), från multiplicerarna 1008 och 1010.Both time constants in blocks 1002 and 1004 are multiplied by the core flow modifier in block 1022 to generate a pair of first time constant products (TC), from multipliers 1008 and 1010.

Ett annat par av konstanter, i blocken 1014 och 1018, multipliceras vardera av en kylflödesmodifierare i blocket 1024 för att åstadkoma ett par andra TC-produkter, härrörande från multiplicerarna 1030 och 1032. En av de andra TC-produkterna, från multipliceraren 1032 addereras i summeraren 1012 med en av de första TC-produkterna, nämligen från multipliceraren 1010. Den andra TC-produkten adderas till den andra första TC-produkten i summeraren 1028. På detta sätt påverkas varje tidskonstant både av kärnluftflöde och kylluftflöde av liknande skäl som angivits ovan för tidskonstanterna i blocken 398 och 401 i fig. 12.Another pair of constants, in blocks 1014 and 1018, are each multiplied by a cooling flow modifier in block 1024 to provide a pair of other TC products, derived from multipliers 1030 and 1032. One of the other TC products, from multiplier 1032, is added in summer 1012 with one of the first TC products, namely from multiplier 1010. The second TC product is added to the second first TC product in summer 1028. In this way, each time constant is affected by both core air flow and cooling air flow for similar reasons as stated above. for the time constants in blocks 398 and 401 in Fig. 12.

Arbetssättet hos fördröjningsnätverket 1050 i fig. 29, som visas mera i detalj i fig. 32, är väsentligen identiskt med det i fig. 15 för högtryckstur- binen och diskussionen ovan under sektionen med titeln "G" Temperaturfördröj- ningsnätverk (fig. 15)" förklarar arbetssättet. Utgången från fördröjningsnät- verket 50 i fig. 29 indikerar den verkliga temperaturen hos höljet 744 i fig. 1A 468 059 32 och matas till blocket 976 i fig. 27, som visas mera i detalj i fig. 30. Arbets- sättet i fig. 30 är väsentligen identiskt med det i fig. 13, om man inser att blocket 1080 i fig. 30 anges av det streckade blocket 507 i fig. 13. Diskussion- en ovan i sektionen med titeln "(E)“ Högtrycksturbinens höljeförskjutning (fig. 13)" förklarar beräkningen av höljets värmeförskjutning i fig. 30.The operation of the delay network 1050 in Fig. 29, shown in more detail in Fig. 32, is substantially identical to that in Fig. 15 for the high pressure turbine and the discussion above under the section entitled "G" Temperature Delay Network (Fig. 15) "explains the mode of operation. The output of the delay network 50 in Fig. 29 indicates the actual temperature of the housing 744 in Fig. 1A 468 059 32 and is fed to the block 976 in Fig. 27, which is shown in more detail in Fig. 30. the method of Fig. 30 is substantially identical to that of Fig. 13, if one realizes that the block 1080 in Fig. 30 is indicated by the dashed block 507 in Fig. 13. The discussion above in the section entitled "(E)" The high pressure turbine casing displacement (Fig. 13) "explains the calculation of the heat displacement of the casing in Fig. 30.

Den föregående diskussionen har förklarat hur höljeförskjutningen har be- räknats baserat på två komponenter, som innefattar förskjutning, nämligen tryck- förskjutning 0ch värmeförskjutning.The previous discussion has explained how the casing displacement has been calculated based on two components, which include displacement, namely pressure displacement and heat displacement.

Beräkningarna i fig. 29, 31 och 33 är väsentligen identiska med de för fig. 12, 14 och 18. Ventilregulatorns dynamikblock 776 i fig. 20 är vidare iden- tiskt med det i fig. 4, så att den tidigare diskussionen är tillämpbar även här.The calculations in Figs. 29, 31 and 33 are substantially identical to those of Figs. 12, 14 and 18. The dynamic block block valve 776 in Fig. 20 is further identical to that in Fig. 4, so that the previous discussion is also applicable. here.

Flera betydande egenskaper hos uppfinningen är enligt följande. För det första anges i fig. 19 och 34 konstanter, som används för de i de andra figurer- na angivna beräkningarna.Several significant features of the invention are as follows. First, in Figs. 19 and 34, constants are used which are used for the calculations given in the other figures.

För det andra förorsakar användningen av ett fördröjningsnätverk såsom 266 i fig. 7 den beräknade temperaturen hos en komponent, såsom ett hölje eller rotor, att efterlikna den verkliga komponenttemperaturen under transienta förlopp. Följaktligen reduceras eller elimineras väsentligen de klämtillstånd, som annars skulle kunna uppträda, såsom beskrivs i uppfinningens bakgrund. Ett skäl är att efterapningen ger korrekt information med avseende på komponentens storlek, vilket tillåter styrsystemet att veta när klämtillstånd kan uppkomma, och att avsluta eller reducera krympningen av höljet till följd härav.Second, the use of a delay network such as 266 in Fig. 7 causes the calculated temperature of a component, such as a housing or rotor, to mimic the actual component temperature during transient processes. Accordingly, the squeezing conditions that might otherwise occur, as described in the background of the invention, are substantially reduced or eliminated. One reason is that the imitation provides accurate information regarding the size of the component, which allows the control system to know when a pinch condition may occur, and to terminate or reduce the shrinkage of the housing as a result.

För det tredje bör det framhållas att fig. 4 - 34 anger en utföringsform av uppfinningen, och i flödesschemaform. Flödesschemat representerar ett dator- program för användning i en programmerbar digital dator. Programmet kan natur- ligtvis tillämpas på annat sätt, såsom i en analog dator, eller i en icke pro- grammerbar digital dator.Third, it should be noted that Figures 4 to 34 indicate an embodiment of the invention, and in flow chart form. The flowchart represents a computer program for use in a programmable digital computer. The program can of course be applied in another way, such as in an analog computer, or in a non-programmable digital computer.

För det fjärde uppskattar uppfinningen den föreliggande ögonblickstempe- raturen hos en motorkomponent, såsom en rotor eller ett hölje baserat på de ändringar som uppträder i temperaturen i stationärt tillstånd, som förutsägs uppnås av komponenten när motorn når stationärt tillstånd under föreliggande drifttillstånd. Tidsberoendet av den förutsagda temperaturen i stationärt till- stånd tillåter alltså bestämning av den föreliggande ögonblickstemperaturen hos komponenten.Fourth, the invention estimates the present instantaneous temperature of an engine component, such as a rotor or casing, based on the changes in the steady state temperature predicted to be achieved by the component when the engine reaches steady state during the present operating condition. The time dependence of the predicted temperature in the steady state thus allows determination of the present instantaneous temperature of the component.

Det inses att, eftersom temperaturen i stationärt tillstånd beräknas från' utvalda motordrifttillstånd, såsom de matade till blocken 107 och 126 i fig. 4, man kan beräkna ögonblickstemperaturen direkt från ändringar i drifttillstånden. man kan beräkna ögonblickstemperaturen direkt från ändringar i drifttillstånden. 468 059 33 För det femte kan uppfinningen betraktas såsom innehåïïande en matematis mode11 av rotorerna och höijena genom förmågan att beräkna temperaturen i stationärt tiïïstånd och ögonbïickstemperaturen hos rotorerna och höïjena.It will be appreciated that since the steady state temperature is calculated from selected motor operating conditions, such as those fed to blocks 107 and 126 in Fig. 4, the instantaneous temperature can be calculated directly from changes in operating conditions. one can calculate the instantaneous temperature directly from changes in operating conditions. Fifth, the invention can be considered as containing a mathematical mode 11 of the rotors and heights by the ability to calculate the temperature in the stationary state and the eye temperature of the rotors and heights.

Modeïïen ger temperaturerna, och såiunda dimensionerna, hos dessa komponenter i oiika motordrifttiiistånd. Vidare interpoïerar modeiien me11an dimensioner, med en tidsfördröjning tiliagd, när drifttiïïståndet ändras.The mode provides the temperatures, and thus the dimensions, of these components in different engine operating conditions. Furthermore, the mode interpolates between dimensions, with a time delay added when the operating condition changes.

För det sjätte har fördröjningsnätverk, såsom nätverket 266 i fig. 7 diskuterats. Fördröjningsnätverket bringar en utgångsvariabei på ïinjen 268 att föija en ingångsvariabeï på linjen 270. Variabeïföijandet underkastas emeïiertñ en fördröjning. När ingångsvariabein hoppar från ett värde ti11 ett annat är exempeivis utgångsvariabein begränsad ti11 att närma sig, nästan asymptotiskt, utgångsvariabeïn, med en hastighet som bestäms av relevant tidskonstant.Sixth, delay networks, such as network 266 in Fig. 7, have been discussed. The delay network causes an output variable on line 268 to follow an input variable on line 270. The variable is subjected to a delay. When input variables jump from one value to another, for example, output variables are limited to approaching, almost asymptotically, output variables, at a rate determined by the relevant time constant.

Claims (18)

468 059 34 Patentkrav.468 059 34 Patent claims. 1. Anordning för spelrumsstyrning vid en gasturbinmotor innefattande en rotor och ett omgivande hölje, och innefattande organ för reglering av temperaturen hos höljet i ändamål att uppnå önskat spelrum mellan rotorn och höljet, samt organ (101) för att beräkna ett önskat spelrum mellan rotorn och höljet baserat på motorvarvtal, kännetecknad av _ organ (107,126) för att beräkna rotor- och höljeförskjut- ningar baserat på mätningar av utvalda motordriftkarakteristi- kor, samt organ (120) för att kombinera det önskade spelrummet med de beräknade rotor- och höljeförskjutningarna för att bestämma ett spelrumsfel, varigenom rätt inställning av höljetemperaturen åstadkoms för att uppnå det önskade spelrummet. (fig. 4).A clearance control device in a gas turbine engine comprising a rotor and a surrounding housing, and comprising means for regulating the temperature of the housing for the purpose of achieving the desired clearance between the rotor and the housing, and means (101) for calculating a desired clearance between the rotor and the housing based on engine speed, characterized by means (107,126) for calculating rotor and housing displacements based on measurements of selected engine operating characteristics, and means (120) for combining the desired clearance with the calculated rotor and housing displacements for determine a clearance error, whereby the correct setting of the casing temperature is achieved to achieve the desired clearance. (Fig. 4). 2. Anordning enligt krav 1, varvid nämnda organ för reglering av höljetemperaturen innefattar en tryckluftkälla och en ventil för att reglera flödet av tryckluft till höljet, kännetecknad av organ (138) för att beräkna mängden luftflöde, som finns till- gängligt för att styra höljets temperatur. (fig. 4).The apparatus of claim 1, wherein said means for controlling the casing temperature comprises a source of compressed air and a valve for regulating the flow of compressed air to the casing, characterized by means (138) for calculating the amount of air flow available to control the casing. temperature. (Fig. 4). 3. Anordning enligt krav 1, varvid rotorn innefattar en skiva och ett flertal blad, som sträcker sig radiellt utåt från ski- van, kännetecknad av att nämnda organ (107) för beräkning av motorförskjutningen innefattar , organ (209) för att beräkna skivans värmeförskjutning, organ (192) för att beräkna bladens värmeförskjutning, organ (173,176) för att bestämma rotorns centrifugalförskjut- ning, organ (179) för att summera bladens värmeförskjutning och centrifugalförskjutning för att bestämma en snabb rotorförskjut- ning, samt organ (202) för att summera den snabba rotorförskjutningen och skivans värmeförskjutning för att bestämma en total rotor- förskjutning. (fig. 5).Device according to claim 1, wherein the rotor comprises a disc and a plurality of blades extending radially outwards from the disc, characterized in that said means (107) for calculating the motor displacement comprises means (209) for calculating the heat displacement of the disc. means (192) for calculating the heat displacement of the blades, means (173,176) for determining the centrifugal displacement of the rotor, means (179) for summing the heat displacement of the blades and centrifugal displacement for determining a rapid rotor displacement, and means (202) for calculating sum the fast rotor displacement and the heat displacement of the disc to determine a total rotor displacement. (Fig. 5). 4. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att organen för att beräkna skivans värmeförskjutning innefattar: organ (218) för att åstadkomma en första signal (268), som är 35 I 468 059 indikativ för temperaturen hos skivan baserat på utvalda motor- driftförhållanden; organ (222) för att åstadkomma en andra signal (220), som är indikativ för temperaturen hos skivan när motorn ej går; och organ (212) för att utvälja den första signalen för att kalkylera skivans värmeförskjutning, när motorn är i gång och för att välja den andra signalen för att beräkna när motorn ej är i gång. (fig. 6).Device according to claim 3, characterized in that the means for calculating the heat displacement of the disc comprise: means (218) for providing a first signal (268), which is indicative of the temperature of the disc based on selected motor operating conditions; means (222) for providing a second signal (220) indicative of the temperature of the disk when the engine is not running; and means (212) for selecting the first signal to calculate the heat displacement of the disk when the engine is running and for selecting the second signal to calculate when the engine is not running. (Fig. 6). 5. Anordning enligt krav 4, varvid gasturbinmotorn innefattar en luftkompressor, kännetecknad av att organen för att åstadkom- ma en första signal innefattar _ organ för att förutsäga stationära skivtemperaturer baserat på utvalda föreliggande drifttillstånd, innefattande temperatu- rer hos skivhålet och -livet; organ för att söka motorvarvtal, kompressorutloppstryck och -temperatur för att modifiera tidskonstanter i förhållande till värmetransienter, ett fördröjningsnätverk (266) för att mottaga de stationära temperaturerna och transienta tidskonstanterna för både livet och hålet och avge en utsignal baserat på antingen den stationä- ra temperaturen eller den transienta temperaturen beroende på motordriftförhållandena. (fig. 7).An apparatus according to claim 4, wherein the gas turbine engine comprises an air compressor, characterized in that the means for producing a first signal comprises means for predicting stationary disk temperatures based on selected present operating conditions, including temperatures of the disk hole and web; means for searching engine speed, compressor outlet pressure and temperature for modifying time constants relative to heat transients, a delay network (266) for receiving the stationary temperatures and the transient time constants for both the life and the hole and emitting an output signal based on either the stationary temperature or the transient temperature depending on the engine operating conditions. (Fig. 7). 6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att fördröjnings- nätverket innefattar: en första fördröjningskrets (580,583,586,589,598), som mottager den stationära temperaturinsignalen och modifierar temperaturen med en första tidskonstant för att alstra en första fördröjd uttemperatur; en ledkrets (618), som mottager den stationära temperatur- signalen och innefattar multiplikatorer för att till-låta den stationära temperaturen att dominera den första fördröjningsut- temperaturen och åstadkomma en utsignal från fasförskjutnings- kretsen; och en andra fördröjningskrets (579) ansluten att mottaga ut- signalen från ledkretsen för att anbringa en andra tidskonstant, som skiljer sig från den första fördröjningskretsens tidskon- stant, varpå utsignalen är densamma som den stationära insig- nalen under stationära tillstånd eller följer den stationära insignalen med en tidsfördröjning under transienta förhållanden i beroende av acceleration eller retardation. (fig. 15). 36Device according to claim 5, characterized in that the delay network comprises: a first delay circuit (580,583,586,589,598), which receives the stationary temperature input signal and modifies the temperature with a first time constant to generate a first delayed output temperature; a hinge circuit (618) which receives the stationary temperature signal and includes multipliers to allow the stationary temperature to dominate the first delay output temperature and provide an output signal from the phase shift circuit; and a second delay circuit (579) connected to receive the output signal from the hinge circuit to apply a second time constant different from the time constant of the first delay circuit, whereupon the output signal is the same as the stationary input signal under stationary state or follows the stationary the input signal with a time delay under transient conditions depending on acceleration or deceleration. (Fig. 15). 36 7. Anordning enligt krav 4, varvid skivan innefattar hål- och livdelar, och gasturbinmotorn innefattar en luftkompressor, kännetecknad av att organen för att åstadkomma en andra signal indikerande temperaturen hos skivan när motorn ej är i gång innefattar: organ för att välja en feltemperatur eller en kalkylerad temperatur baserat på motorns identitet; och när det föreligger en identitet mellan motorn och den tidiga- re driften, organ för beräkning av hål- och livtemperaturerna efter avstängning enligt uttrycket: Temp = -fråntid/tidskonst. (Tgammal " Tref) fe 1 ' Tref' (fig' 9).Device according to claim 4, wherein the disc comprises hollow and life parts, and the gas turbine engine comprises an air compressor, characterized in that the means for providing a second signal indicating the temperature of the disc when the engine is not running comprise: means for selecting a fault temperature or a calculated temperature based on the identity of the engine; and when there is an identity between the engine and the previous operation, means for calculating the hole and life temperatures after switch-off according to the expression: Temp = -from time / time art. (Tgammal "Tref) fe 1 'Tref' (fig '9). 8. Anordning enligt krav 4, varvid skivan består av en livdel och en håldel, kännetecknad av att organen för att beräkna skivans värmeförskjutning innefattar: organ för att mottaga en av de första eller andra utvalda signalerna relaterade till skivtemperatur, innefattande separata hål- och livtemperaturer; _ organ för att bestämma värmeutvidningskoefficienter baserat på intemperatursignalerna relaterat till hål- och livtemperatu- rer; organ för att multiplicera värmeutvidgningskoefficienterna med hål- resp. livlängderna och intemperatursignalernas avvikel- se för att bestämma förlängningen hos vardera av hål och liv; och organ för att kombinera vardera av liv- och hålförlängningar- na för att bestämma en värmeförskjutning hos skivan. (fig. 8).Device according to claim 4, wherein the disc consists of a web part and a hole part, characterized in that the means for calculating the heat displacement of the disc comprise: means for receiving one of the first or second selected signals related to disc temperature, comprising separate hole and web temperatures ; means for determining coefficients of thermal expansion based on the intemperature signals related to hole and life temperatures; means for multiplying the coefficients of thermal expansion by holes resp. the lifetimes and the deviation of the temperature signals to determine the elongation of each of the holes and life; and means for combining each of the life and hole extensions to determine a heat displacement of the disc. (Fig. 8). 9. Anordning enligt krav 1, känneteoknad av att organen för att beräkna höljeförskjutningar innefattar organ för att be- stämma höljets totala förskjutning innefattande: organ för att bestämma höljets värmeförskjutning; organ för att bestämma höljets tryckförskjutning; organ för att bestämma höljestödets förskjutning; och en summerare (326) för att kombinera höljets värme-, tryck- och stödförskjutningar för att bestämma den totala höljeför- skjutningen. (fig. 10).Apparatus according to claim 1, characterized in that the means for calculating casing displacements comprise means for determining the total displacement of the casing, comprising: means for determining the thermal displacement of the casing; means for determining the pressure displacement of the housing; means for determining the displacement of the casing support; and a summator (326) for combining the heat, pressure and support displacements of the casing to determine the total casing displacement. (Fig. 10). 10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att organen för att bestämma höljets förskjutning innefattar: organ (393) för att beräkna åtminstone en tidskonstant 37 468 059 baserad på kärnluftflöde; organ för att beräkna en stationär temperatur hos höljet baserat på kombinerade fläkt- och kompressorutlopps-luftflödes- temperaturer modifierat genom höljets värmeöverföringskapacitet baserat på kylluftflödesmängden; och ett fördröjningsnätverk (266) för att kombinera höljets stationära temperatur och tidskonstanten för att beräkna en transient temperatur för höljet. (fig. 12).Apparatus according to claim 9, characterized in that the means for determining the displacement of the casing comprise: means (393) for calculating at least one time constant 37 468 059 based on nuclear air flow; means for calculating a stationary temperature of the housing based on combined fan and compressor outlet air flow temperatures modified by the heat transfer capacity of the housing based on the amount of cooling air flow; and a delay network (266) for combining the stationary temperature of the housing and the time constant for calculating a transient temperature for the housing. (Fig. 12). 11. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att organen för att bestämma höljets värmeförflyttning innefattar: organ (498) för att multiplicera skillnaden mellan höljets transienta temperatur och rumstemperatur med värmeexpansionsko- efficienterna vid höljets transienta temperatur och höljets storlek vid rumstemperatur för att bestämma en värmeförskjutning hos höljet. (fig. 13).Device according to claim 9, characterized in that the means for determining the heat transfer of the casing comprise: means (498) for multiplying the difference between the transient temperature of the casing and the room temperature by the coefficients of thermal expansion at the transient temperature of the casing and the size of the casing at room temperature to determine a heat displacement at the housing. (Fig. 13). 12. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att organen för att beräkna mängden luftflöde tillgängligt för att styra tempe- raturen och höljet innefattar: organ (531) för att bestämma maximalt tillgängligt kyllyft- flöde; organ för att bestämma en korrigerad ventilinställning; och organ för att multiplicera det maximala luftflödet med den korrigerade ventilinställningen. (fig. 14).Apparatus according to claim 2, characterized in that the means for calculating the amount of air flow available to control the temperature and the housing comprise: means (531) for determining the maximum available cooling lift flow; means for determining a corrected valve setting; and means for multiplying the maximum air flow by the corrected valve setting. (Fig. 14). 13. Anordning enligt krav 2, innefattande organ för att reglera ventilen baserat på utvalda motorsensorers noggrannhet, kännetecknad av: , organ för att bestämma noggrannheten hos utvalda motorsenso- rer och åstadkomma en signal baserat på huruvida sensorerna är i funktion eller icke i funktion; omkopplarorgan drivna av nämnda noggrannhetsbestämmande organ; en första omkopplarinsignal utgörande en överbelastnings- signal, varigenom ventilen kommer att drivas till ett felsäkert eller slutet ventilläge när sensorerna bestäms vara icke i funktion; och en andra omkopplarinsignal baserad på spelrumsfelsignalen, varigenom ventilen kommer att drivas i enlighet med den kalkyle- rade felsignalen, när det bestäms att sensorerna är i funktion. (fig. 16). 468 059 38Device according to claim 2, comprising means for regulating the valve based on the accuracy of selected motor sensors, characterized by: means for determining the accuracy of selected motor sensors and providing a signal based on whether the sensors are in operation or not in operation; switch means driven by said accuracy determining means; a first switch input signal constituting an overload signal, whereby the valve will be driven to a fail-safe or closed valve position when the sensors are determined to be out of order; and a second switch input signal based on the clearance error signal, whereby the valve will be operated in accordance with the calculated error signal, when it is determined that the sensors are in operation. (Fig. 16). 468 059 38 14. Anordning enligt krav 1, varvid rotorn innefattar en skivdel med ett flertal blad, som sträcker sig radiellt utåt från den, kännetecknad av att organet för att beräkna ett önskat spelrum innefattar: organ för att bestämma en stationär spelrumssignal baserad på verkligt motorvarvtal; organ för att bestämma en snabb motorförskjutningssignal baserad på bladens värmeförskjutning kombinerat med rotorskivans centrifugalförskjutning; organ för att utvälja den större av de stationära eller snabba rotorförskjutningssignalerna som den nya önskade spel- rumssignalen. (fig. 18).The device of claim 1, wherein the rotor comprises a disk member having a plurality of blades extending radially outwardly therefrom, characterized in that the means for calculating a desired clearance comprises: means for determining a stationary clearance signal based on actual motor speed; means for determining a rapid motor displacement signal based on the heat displacement of the blades combined with the centrifugal displacement of the rotor disk; means for selecting the larger of the stationary or fast rotor displacement signals as the new desired clearance signal. (Fig. 18). 15. Anordning enligt krav 14, kännetecknad av organ för att indela den snabba rotorförskjutningssignalen i steg enligt en förutvald konstant takt efter en acceleration så att den snabba rotorförskjutningssignalen kommer att anpassas till den sta- tionära spelrumssignalen. (fig. 18).Device according to claim 14, characterized by means for dividing the fast rotor displacement signal into steps according to a preselected constant rate after an acceleration so that the fast rotor displacement signal will be adapted to the stationary clearance signal. (Fig. 18). 16. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att rotortill- växtberäkningarna och beräkningarna av önskat spelrum baserar sig på motorvarvtalsinsignal.Device according to Claim 1, characterized in that the rotor growth calculations and the calculations of the desired clearance are based on the engine speed input signal. 17. Anordning enligt krav 1 för en högtrycksgasturbin, kännetecknad av att motorvarvtalet är det verkliga kärnvarv- talet.Device according to Claim 1 for a high-pressure gas turbine, characterized in that the engine speed is the actual core speed. 18. Anordning enligt krav 16 för lågtrycksgasturbin, känne- tecknad av att motorvarvtalet är fläktvarvtalet.Device according to Claim 16 for a low-pressure gas turbine, characterized in that the engine speed is the fan speed.
SE8901130A 1988-03-31 1989-03-31 DEVICE FOR GAME ROOM CONTROL OF A GAS TURBINE ENGINE SE468059B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/175,894 US5012420A (en) 1988-03-31 1988-03-31 Active clearance control for gas turbine engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8901130D0 SE8901130D0 (en) 1989-03-31
SE8901130L SE8901130L (en) 1989-10-01
SE468059B true SE468059B (en) 1992-10-26

Family

ID=22642105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8901130A SE468059B (en) 1988-03-31 1989-03-31 DEVICE FOR GAME ROOM CONTROL OF A GAS TURBINE ENGINE

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5012420A (en)
JP (1) JP2777184B2 (en)
DE (1) DE3910319C2 (en)
FR (1) FR2630500B1 (en)
GB (1) GB2218224B (en)
IT (1) IT1228781B (en)
SE (1) SE468059B (en)

Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4999991A (en) * 1989-10-12 1991-03-19 United Technologies Corporation Synthesized feedback for gas turbine clearance control
US5267435A (en) * 1992-08-18 1993-12-07 General Electric Company Thrust droop compensation method and system
US5545007A (en) * 1994-11-25 1996-08-13 United Technologies Corp. Engine blade clearance control system with piezoelectric actuator
US5685693A (en) * 1995-03-31 1997-11-11 General Electric Co. Removable inner turbine shell with bucket tip clearance control
US5790972A (en) * 1995-08-24 1998-08-04 Kohlenberger; Charles R. Method and apparatus for cooling the inlet air of gas turbine and internal combustion engine prime movers
US6626635B1 (en) * 1998-09-30 2003-09-30 General Electric Company System for controlling clearance between blade tips and a surrounding casing in rotating machinery
US6142477A (en) * 1998-11-16 2000-11-07 United Technologies Corporation Active seal
US6155038A (en) * 1998-12-23 2000-12-05 United Technologies Corporation Method and apparatus for use in control and compensation of clearances in a gas turbine
US6272422B2 (en) * 1998-12-23 2001-08-07 United Technologies Corporation Method and apparatus for use in control of clearances in a gas turbine engine
US6401460B1 (en) * 2000-08-18 2002-06-11 Siemens Westinghouse Power Corporation Active control system for gas turbine blade tip clearance
US6487491B1 (en) 2001-11-21 2002-11-26 United Technologies Corporation System and method of controlling clearance between turbine engine blades and case based on engine components thermal growth model
GB2396438B (en) * 2002-12-20 2006-03-22 Rolls Royce Plc Rotor system
EP1524411B1 (en) 2003-10-13 2011-07-20 Siemens Aktiengesellschaft Turbine and method of minimising the gap between a rotor blade and a turbine housing
DE10352790B4 (en) * 2003-11-12 2006-12-28 Mtu Aero Engines Gmbh Method for determining and / or analyzing and / or designing columns, in particular of a turbomachine
FR2871513B1 (en) * 2004-06-15 2006-09-22 Snecma Moteurs Sa SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AN AIR FLOW IN A GAS TURBINE
GB2417762B (en) * 2004-09-04 2006-10-04 Rolls Royce Plc Turbine case cooling
US7465145B2 (en) * 2005-03-17 2008-12-16 United Technologies Corporation Tip clearance control system
US7455495B2 (en) * 2005-08-16 2008-11-25 United Technologies Corporation Systems and methods for monitoring thermal growth and controlling clearances, and maintaining health of turbo machinery applications
US7491029B2 (en) 2005-10-14 2009-02-17 United Technologies Corporation Active clearance control system for gas turbine engines
GB0609312D0 (en) * 2006-05-11 2006-06-21 Rolls Royce Plc Clearance Control Apparatus
US7431557B2 (en) * 2006-05-25 2008-10-07 General Electric Company Compensating for blade tip clearance deterioration in active clearance control
US7368827B2 (en) * 2006-09-06 2008-05-06 Siemens Power Generation, Inc. Electrical assembly for monitoring conditions in a combustion turbine operating environment
US7717667B2 (en) * 2006-09-29 2010-05-18 General Electric Company Method and apparatus for operating gas turbine engines
US7837429B2 (en) * 2006-10-12 2010-11-23 General Electric Company Predictive model based control system for heavy duty gas turbines
US8801370B2 (en) * 2006-10-12 2014-08-12 General Electric Company Turbine case impingement cooling for heavy duty gas turbines
JP2008180220A (en) * 2007-01-24 2008-08-07 General Electric Co <Ge> Predictive model control system for high horsepower gas turbines.
US8126628B2 (en) * 2007-08-03 2012-02-28 General Electric Company Aircraft gas turbine engine blade tip clearance control
JP5220509B2 (en) * 2008-08-01 2013-06-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Blade tip clearance control for aircraft gas turbine engines
FI123228B (en) * 2010-04-20 2012-12-31 Waertsilae Finland Oy Arrangement for detecting axial movement of an axis
US20130283762A1 (en) * 2012-04-27 2013-10-31 General Electric Company Rotary vane actuator operated air valves
US8961115B2 (en) 2012-07-19 2015-02-24 United Technologies Corporation Clearance control for gas turbine engine seal
DE102012213016A1 (en) 2012-07-25 2014-01-30 Siemens Aktiengesellschaft Method for minimizing the gap between a rotor and a housing
US9341074B2 (en) 2012-07-25 2016-05-17 General Electric Company Active clearance control manifold system
US9758252B2 (en) * 2012-08-23 2017-09-12 General Electric Company Method, system, and apparatus for reducing a turbine clearance
US10018067B2 (en) 2013-02-08 2018-07-10 General Electric Company Suction-based active clearance control system
JP5460902B2 (en) * 2013-03-07 2014-04-02 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Blade tip clearance control for aircraft gas turbine engines
US9453429B2 (en) 2013-03-11 2016-09-27 General Electric Company Flow sleeve for thermal control of a double-wall turbine shell and related method
GB2516048A (en) * 2013-07-09 2015-01-14 Rolls Royce Plc Tip clearance control method
DE102014203318A1 (en) * 2014-02-25 2015-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a gas turbine with active hydraulic gap adjustment
EP2927433B1 (en) 2014-04-04 2018-09-26 United Technologies Corporation Active clearance control for gas turbine engine
GB201507881D0 (en) 2015-05-08 2015-06-24 Rolls Royce Plc Turbine tip clearance
US10578028B2 (en) 2015-08-18 2020-03-03 General Electric Company Compressor bleed auxiliary turbine
US10711702B2 (en) 2015-08-18 2020-07-14 General Electric Company Mixed flow turbocore
US9909441B2 (en) 2015-11-11 2018-03-06 General Electric Company Method of operating a clearance control system
GB201601427D0 (en) * 2016-01-26 2016-03-09 Rolls Royce Plc Setting control for gas turbine engine component(s)
US10247029B2 (en) * 2016-02-04 2019-04-02 United Technologies Corporation Method for clearance control in a gas turbine engine
US10344614B2 (en) * 2016-04-12 2019-07-09 United Technologies Corporation Active clearance control for a turbine and case
US9889915B2 (en) * 2016-06-30 2018-02-13 Caterpillar Inc. Systems, apparatuses, and methods to control output power of groups of engines
US10822991B2 (en) * 2016-08-01 2020-11-03 General Electric Company Method and apparatus for active clearance control on gas turbine engines
CN106855386B (en) * 2016-11-07 2019-03-01 成都发动机(集团)有限公司 High pressure compressor rotor blade outer diameter and blade tip angle measuring device
FR3059042B1 (en) * 2016-11-22 2020-07-17 Safran Aircraft Engines METHOD FOR CONTROLLING A TURBOMACHINE VALVE
US10914185B2 (en) 2016-12-02 2021-02-09 General Electric Company Additive manufactured case with internal passages for active clearance control
US10414507B2 (en) 2017-03-09 2019-09-17 General Electric Company Adaptive active clearance control logic
US10428676B2 (en) * 2017-06-13 2019-10-01 Rolls-Royce Corporation Tip clearance control with variable speed blower
US20190078459A1 (en) * 2017-09-11 2019-03-14 United Technologies Corporation Active clearance control system for gas turbine engine with power turbine
US10941706B2 (en) 2018-02-13 2021-03-09 General Electric Company Closed cycle heat engine for a gas turbine engine
US11143104B2 (en) 2018-02-20 2021-10-12 General Electric Company Thermal management system
GB201808352D0 (en) * 2018-05-22 2018-07-11 Rolls Royce Plc Air intake system
US10822993B2 (en) 2018-06-06 2020-11-03 General Electric Company Method for operating a turbo machine
US11015534B2 (en) 2018-11-28 2021-05-25 General Electric Company Thermal management system
JP7067505B2 (en) * 2019-02-15 2022-05-16 トヨタ自動車株式会社 Fuel pump diagnostic device
US11970279B2 (en) 2020-02-21 2024-04-30 General Electric Company Control system and methods of controlling an engine-mounting link system
US11939070B2 (en) 2020-02-21 2024-03-26 General Electric Company Engine-mounting links that have an adjustable inclination angle
US11512594B2 (en) 2020-06-05 2022-11-29 General Electric Company System and method for modulating airflow into a bore of a rotor to control blade tip clearance
CN114087029B (en) * 2020-08-25 2024-05-17 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Turbine blade tip clearance active control method, system and aeroengine
US11454131B2 (en) * 2021-01-05 2022-09-27 General Electric Company Methods and apparatus for real-time clearance assessment using a pressure measurement
US11982189B2 (en) * 2021-06-04 2024-05-14 Rtx Corporation Warm start control of an active clearance control for a gas turbine engine
US12091027B2 (en) * 2021-07-15 2024-09-17 Fca Us Llc Vehicle electric motor temperature estimation using neural network model
US12385430B2 (en) 2023-11-30 2025-08-12 General Electric Company Gas turbine engine with forward swept outlet guide vanes
US12209557B1 (en) 2023-11-30 2025-01-28 General Electric Company Gas turbine engine with forward swept outlet guide vanes
US20250334055A1 (en) * 2024-04-24 2025-10-30 General Electric Company Gas turbine engine having cooling systems

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023919A (en) * 1974-12-19 1977-05-17 General Electric Company Thermal actuated valve for clearance control
GB1605255A (en) * 1975-12-02 1986-08-13 Rolls Royce Clearance control apparatus for bladed fluid flow machine
US4230436A (en) * 1978-07-17 1980-10-28 General Electric Company Rotor/shroud clearance control system
US4332133A (en) * 1979-11-14 1982-06-01 United Technologies Corporation Compressor bleed system for cooling and clearance control
US4338061A (en) * 1980-06-26 1982-07-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Control means for a gas turbine engine
US4487016A (en) * 1980-10-01 1984-12-11 United Technologies Corporation Modulated clearance control for an axial flow rotary machine
GB2104966B (en) * 1981-06-26 1984-08-01 United Technologies Corp Closed loop control for tip clearance of a gas turbine engine
US4621335A (en) * 1983-05-31 1986-11-04 Allied Corporation Real time recall feature for an engine data processor system
DE3514354A1 (en) * 1985-04-20 1986-10-23 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München COOLED GAS TURBINE WITH LOAD-ADJUSTABLE COOLING AIR AMOUNT
US4815928A (en) * 1985-05-06 1989-03-28 General Electric Company Blade cooling
FR2604750B1 (en) * 1986-10-01 1988-12-02 Snecma TURBOMACHINE PROVIDED WITH AN AUTOMATIC CONTROL DEVICE FOR TURBINE VENTILATION FLOWS
FR2614073B1 (en) * 1987-04-15 1992-02-14 Snecma REAL-TIME ADJUSTMENT DEVICE OF THE RADIAL GAME BETWEEN A ROTOR AND A TURBOMACHINE STATOR
US4893983A (en) * 1988-04-07 1990-01-16 General Electric Company Clearance control system

Also Published As

Publication number Publication date
DE3910319C2 (en) 2000-02-17
FR2630500B1 (en) 1994-05-06
GB2218224A (en) 1989-11-08
IT8919962A0 (en) 1989-03-31
SE8901130D0 (en) 1989-03-31
GB2218224B (en) 1992-08-19
IT1228781B (en) 1991-07-03
US5012420A (en) 1991-04-30
SE8901130L (en) 1989-10-01
JPH01315624A (en) 1989-12-20
JP2777184B2 (en) 1998-07-16
GB8907282D0 (en) 1989-05-17
DE3910319A1 (en) 1989-10-19
FR2630500A1 (en) 1989-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE468059B (en) DEVICE FOR GAME ROOM CONTROL OF A GAS TURBINE ENGINE
KR100650095B1 (en) Method and apparatus for use in control and compensation of clearances in a gas turbine engine
JP3720804B2 (en) CLEARANCE CONTROL METHOD AND DEVICE
US7584618B2 (en) Controlling air flow to a turbine shroud for thermal control
US20010001845A1 (en) Method and apparatus for use in control of clearances in a gas turbine engine
US5080496A (en) Method and apparatus for compensated temperature prediction
JP5552002B2 (en) Surge margin control
US9441547B2 (en) Model-based optimal control for stall margin limit protection in an aircraft engine
US4338061A (en) Control means for a gas turbine engine
JP5193197B2 (en) Gas turbine operating method and gas turbine for carrying out the method
Peng et al. Active generalized predictive control of turbine tip clearance for aero-engines
JPH01310130A (en) Method and device for controlling clearance
EP2843198A1 (en) Method and control system for active rotor tip control clearance
US9546564B2 (en) Rotor tip clearance
JPH0476021B2 (en)
CN114945734B (en) Control method and unit for controlling the clearance of a high-pressure turbine to reduce the impact of EGT overshoot
KR20000047986A (en) Controlling stall margin in a gas turbine engine during acceleration
CN120509231A (en) Cross-scale multi-physical-field-coupling aircraft engine warmup process analysis method
Pilidis et al. Models for predicting tip clearance changes in gas turbines
CN116300457A (en) A Reference Adaptive Control Method Based on Multi-reference Models for Aeroengine Full Envelope Model
CN114087029B (en) Turbine blade tip clearance active control method, system and aeroengine
JPS5820904A (en) Seal structure of tip of moving blade for gas turbine
CN119537406A (en) Method and device for optimizing the climb phase of an aircraft, especially with regard to fuel consumption
Viborg Feldiagnos för RM12 baserad på identifierade modeller
Lewis et al. Annulus wall temperatures and heat transfer coefficients in aeroengine compressors deduced from engine measurements

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8901130-8

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed